Numerical Analysis of Combustion Field for Different Injection Angle in End-burning Hybrid Combustor

The effect of oxidizer injection angle on the combustion characteristics of end-burning hybrid combustor is numerically investigated. Besides the previously studied parameter(injector arrangement, port diameter and O/F ratio), three different injection angle are considered: parallel angle to fuel surface(Case 1), +30 degree inclined angle toward the fuel(Case 2) and 30 degree inclined angle toward the nozzle(Case 3). It is found that Case 2 has the best mixing pattern in the upstream area but has the worst combustion efficiency since non negligible amount of unburned fuel is expelled from the nozzle. In contrast, though Case 1 and Case 3 showed relatively low mixing effect than the Case 2, they had high combustion efficiency. The comparison of numerical results between Case 1 and Case 3 demonstrate that no major difference is encountered, however, Case 1 is expected to have the best combustion efficiency due to the low residence time of the Case 3 injector which heads toward the nozzle.

End-burning 하이브리드 연소기 인젝터 분사각에 따른 연소 유동장의 수치적 연구

end-burning 연소실의 주요 설계인자들을 구축하기 위해 기존에 수행되었던 인젝터 배열 및 포트 직경 변화, O/F비 변화 외에 산화제 분사각 변화에 따른 연소 특성을 해석하였다. 연료면과 평행한 분사각(Case 1), 연료면을 향해 기울여진 분사각(Case 2)과 노즐을 향해 기울여진 분사각(Case 3)을 설정하여 모델을 구성하였다. 연료면을 향한 분사각의 경우 상류에서 가장 효율적인 혼합특성을 보였으나 상당량의 미연가스가 노즐 밖으로 배출됨을 알 수 있었다. 반면 Case 1과 Case 3은 낮은 혼합특성을 보였으나 연소효율은 연료면을 향한 경우보다 월등한 것으로 판명되었다. Case 1, Case 3 모두 유사한 경향을 나타내었으나 노즐을 향한 Case 3은 짧은 체류시간으로 인해 연료면과 평행한 Case 1에 비해 낮은 연소성능을 갖는 것으로 평가되었다.