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Design and Analysis of Test Facility for the Experiment of Transpiration Cooling in Hot-flow Condition

고온유동 조건의 분출냉각 실험을 위한 시험장치의 설계 및 해석

  • 이정민 (국방과학연구소 4기술연구본부 미래추진기술센터) ;
  • 나재정 (국방과학연구소 4기술연구본부 미래추진기술센터) ;
  • 강경택 (국방과학연구소 4기술연구본부 미래추진기술센터) ;
  • 권민찬 (국방과학연구소 4기술연구본부 미래추진기술센터) ;
  • 황기영 (국방과학연구소 4기술연구본부 미래추진기술센터)
  • Received : 2012.11.30
  • Accepted : 2013.02.15
  • Published : 2013.04.01

Abstract

The test facility with hot-air supply system is required to develop transpiration cooling materials and experimentally evaluate its performance. In the study, the facility consists of an arc-plasma generator, plenum chamber suppling cold air, and test section was designed and an internal flow analysis was executed. From CFD results, it was confirmed that the designed plenum chamber thermally safeties and ideally mixes with plasma gas and cold air in the chamber. In addition, validity of design for supplying homogeneous flow to the test section was confirmed by this analysis.

고온 공기 공급시스템이 있는 시험장치는 분출냉각 소재를 개발하고 이를 실험적으로 평가하는데 필요한 장치이다. 본 연구에서 아크-플라즈마 발생기, 찬 공기가 공급되는 Plenum 챔버, 시험부로 구성된 시험장치를 설계하였으며, 내부 유동해석을 수행하였다. CFD 결과로부터 설계된 Plenum 챔버가 열적으로 안전하고 챔버 내부에서 초고온의 공기와 찬 공기가 잘 혼합되고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 시험부로 균질한 유동을 공급할 수 있는 구조로 시험장치가 설계되었음을 검증하였다.

Keywords

References

  1. Wear, J. D., Trout, A. M., Smith, J. M., and Jones, R. E., "Design and Preliminary Results of Semi-Transpiration Cooled (Lamilloy) Liner for a High-Pressure, High-Temperature Combustor," 14th AIAA/SAE Joint Propulsion Conference, Las Vegas, Nev., AIAA 78-997, 1978
  2. Snyder, L. E. and Escher, D. W., "High Mach Turbine Engines for Access to Space Launch Systems," 39st AIAA/ASME/SAE /ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Huntsville, Alabama, AIAA 2003-5036, 2003
  3. 황기영, 김유일, "고성능 비행체 엔진을 위한 분출냉각의 연구동향," 한국항공우주학회지, 제39권, 제10호, 2011, pp.966-978. https://doi.org/10.5139/JKSAS.2011.39.10.966
  4. 이정민, 나재정, 강경택, 권민찬, "분출냉각 실험을 위한 고온 공기 공급 시험장치 개발," 한국군사기술학회 2012년도 종합학술대회, 2012, pp.1886-1889
  5. 이정민, 나재정, 강경택, 황기영, "분출냉각 실험을 위한 고온 공기 공급 시험장치의 설계 및 유동해석," 한국항공우주학회 추계학술대회, 2012, pp.21-27
  6. 나재정, 이정민, "비이송식 플라즈마토치의 아크 제어방법," 대한민국특허 제 10-1070297호, 2010
  7. McBride, B. J. and Gordon, S., "Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications, II. Users manual and program description," NASA RP-1311, 1996, pp.143-168
  8. Anderson, J. D. Jr., Fundamentals of Aerodynamics 2nd Edition, McGraw-Hill, Inc., 1991, pp.499-530
  9. Vasilev, A. P., Kudryavchev, V. M., and Kuznechov, V. A., "Fundamentals of Theory and Calculation about Liquid Rocket Engines," Tom 1. Moskva, vishaya shkola, 1993, pp.363-370