Prediction of Pressurant Mass Requirement for Propellant Tank with Operating Condition Variation

The pressurant mass required for propellant tank pressurization with operating condition variation was estimated by using the numerical model already developed for this purpose. The model was applied to the concept design results of KSLV-II first stage oxygen tank. The supplied pressurant temperature, oxygen volumetric flow rate, and the ratio of length to diameter of the tank were selected as variables. The required pressurant mass and mass flow rate, collapse factor, ullage temperature distribution were predicted, and the results showed that the pressurant temperature had the largest effect on the amount of the required pressurant mass. The pressurizing efficiency of the propellant tank was calculated through analyzing energy distribution in the ullage. It was found that the gas-to-wall heat transfer in the ullage was dominant, and much of the pressurant energy was lost to tank wall heating.

운용조건 변화에 따른 추진제탱크 가압가스 요구량 예측

추진제탱크 가압가스 요구량 예측을 위해 개발된 수치해석 모델을 사용하여 운용조건에 따른 가압가스 요구량 변화를 살펴보았다. 한국형발사체 1단 산화제탱크의 개념설계 결과를 기준 모델로 정하였고, 산화제탱크로 유입되는 가압가스의 온도, 산화제의 체적유량, 산화제탱크 길이 대 직경의 비를 운용 변수로 선정하였다. 가압가스 요구량 및 질량유량, collapse factor, 얼리지 온도분포를 예측하였고, 그 결과 가압가스의 온도가 가압가스 요구량에 가장 큰 영향을 미침을 확인하였다. 또한 얼리지에 대한 에너지 분석을 통하여 추진제탱크의 가압효율을 계산하였고, 유입된 가압가스 에너지 중 추진제탱크 벽면을 통한 열손실이 가장 큼을 확인하였다.