A Numerical Analysis on the Thermal Protection System Applied Phase Change Material

This study is for figuring out a possibility of realization of the thermal protection system(TPS) for temporary use under high temperature condition and improving a design of the future TPS. On this purpose, environmental condition of the system has been simplified: the boundary conditions consist of a internally heating surface and a externally heated surface which is simulating the external high temperature condition. Configuration of the system is simplified as a hexahedon. Melting characteristics of the phase change material(PCM) and air temperature variation of TPS with or without connector have been numerically analyzed and compared. As a result of numerical analysis, the heat from the internally heated surface could not be effectively transferred. Therefore, temperature of inner space has been increased.

상변화물질을 이용한 열방어체계의 수치해석 연구

본 연구는 상변화물질이 고상에서 액상으로 변화되는 동안, 상변화 물질의 온도가 변하지 않는 특성을 이용하여, 고온환경에 한시적으로 사용되는 열차폐 구조물의 구현가능성을 수치해석적인 방법으로 평가하고, 이에 대해 개선사항을 도출하여 열차폐 구조물의 설계에 반영하기 위한 것이다. 이를 위해 시스템에 적용되는 환경조건을 단순화하여 내부에서 발열하는 구성품에 의한 내부발열면과, 외부의 고온환경을 모의하는 외부가열면으로 경계조건을 설정하였고, 해석형상은 해석의 용이성을 위하여 육면체 형상으로 고려하였으며, 상변화물질의 용융특성과 열차폐 구조물내 공기온도 변화를 연결기의 유무에 따라 비교하고 분석하였다. 이 결과, 내부 발열면의 열이 상변화 물질로 원활히 전달되지 않아 내부공간의 온도가 크게 상승하며, 연결기로 유입되는 열이 상당한 것으로 해석되었다.