Hydraulic Characteristics of Branching and Merging of Channels in Regenerative Cooling Passage in Liquid Rocket Combustors

Regenerative cooling passage to guarantee the thermal survivability in high performance rocket engine combustors could have complex configurations of the branching/merging of channels and flow turning, etc. By applying the classical hydraulic coefficients which can be found in the literature according to the flow conditions, hydraulic characteristics in regenerative cooling passages can be obtained effectively through dividing the pressure loss into friction loss and local resistance loss. Satisfactory agreement has been obtained by comparing the present results with experimental measurement of water flow test. In addition, the present results were in good agreement with CFD results when the actual coolant, kerosene was used. Therefore, the application of the present method is expected to be useful to design regeneratively cooled combustors.

채널의 분기 및 병합이 있는 액체로켓 연소기 재생냉각 유로에서의 수력학적 특성

고성능 로켓엔진용 연소기에서 열적 건전성을 확보하기 위해 적용되는 재생냉각 채널은 채널의 분기/병합, 방향 전환과 같이 복잡한 유동구조를 포함한다. 냉각유로에서 발생하는 압력 손실을 마찰과 국소유동저항으로 나눠, 각각의 유동조건에 따라 경험적으로 제시된 문헌상의 계수를 적용함으로써, 재생냉각유로 설계에 효과적으로 적용할 수 있도록 수력학적 자료를 구하였다. 해석의 타당성을 검증하기 위하여 실물형 연소기의 냉각유로 설계안에 적용하였다. 먼저, 물을 사용하였을 때 모사시제를 사용한 수류시험 결과와 비교하였다. 정량적으로 타당한 결과를 얻은 것으로 확인되어, 실유체인 케로신을 사용한 수력해석을 수행하여 CFD 결과와 비교하여 수력해석 방법의 타당성을 확인할 수 있었다.