Development of Chemical Equilibrium CFD Code for Performance Prediction and Optimum Design of LRE Thrust Chamber

An axisymmetric compressible flow solver accounting for chemical equilibrium has been developed as an analysis tool exclusively suitable for performance prediction and optimum contour design of LRE thrust chamber. By virtue of several features focusing on user-friendliness and effectiveness including automatical grid generation and iterative calculations with changes in design parameters prescribed through only one keyword-type input file, a design engineer can evaluate very fast and easily the influences of various design inputs such as geometrical parameters and operating conditions on propulsive performance. Validations have been carried out for various aspects by detailed comparisons with the result of CEA code, experimental data of JPL nozzle, actual data for two historical engines, and ReTF data for KSR-III.

액체로켓 추력실의 성능 예측 및 최적 형상 설계를 위한 해석코드 개발

설계단계에서 수행되는 액체로켓엔진의 추력실 형상설계와 성능예측을 위하여 화학평형을 고려한 축대칭 압축성 해석코드를 개발하였다. 사용자의 편리함과 효율성에 중점을 두었으며, 형상파라미터의 입력값에 따라 자동으로 격자를 생성하고 연소실 조건은 추진제 조합, 연소압 그리고 혼합비를 지정함으로서 내부에서 계산하게 된다. 따라서 설계자는 추력실 형상 및 작동조건을 변화시켜 각각의 설계변수가 추력성능에 미치는 영향을 빠르고 손쉽게 파악할 수 있도록 하였다. CEA의 결과, JPL 노즐의 실험결과, 두 종류의 LRE 실제 엔진 자료, 그리고 KSR-III의 설계점 및 탈설계점 연소시험결과와 비교함으로서, 다양한 측면에서 해석코드의 정확도와 적용성을 평가하였다.