• 한국전산유체공학회지
• /
• 제21권2호
• /
• pp.112-119
• /
• 2016

NEXTSat-1 is the next-generation small-size artificial satellite system planed by the Satellite Technology Research Center(SatTReC) in Korea Advanced Institute of Science and Technology(KAIST). For the control of attitude and transition of the orbit, the system has adopted a RHM(Resisto-jet Head Module), which has a very simple geometry with a reasonable efficiency. An axisymmetric model is devised with two coil-resistance heaters using xenon(Xe) gas, and the minimum required specific impulse is 60 seconds under the thrust more than 30 milli-Newton. To design the module, seven basic parameters should be decided: the nozzle shape, the power distribution of heater, the pressure drop of filter, the diameter of nozzle throat, the slant length and the angle of nozzle, and the size of reservoir, etc. After quasi one-dimensional analysis, a theoretical value of specific impulse is calculated, and the optima of parameters are found out from the baseline with a series of multi-physical numerical simulations based on the compressible Navier-Stokes equations for gas and the heat conduction energy equation for solid. A commercial code, COMSOL Multiphysics is used for the computation with a FEM (finite element method) based numerical scheme. The final values of design parameters indicate 5.8% better performance than those of baseline design after the verification with all the tuned parameters. The present method should be effective to reduce the time cost of trial and error in the development of RHM, the thruster of NEXTSat-1.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
• /
• pp.114-118
• /
• 2007

본 연구는 30ton급 액체로켓엔진 지상연소시험용 연소기의 설계 및 제작에 관한 것이다. 본 연소기는 연소압력이 60 bar, 노즐 확대비가 12이며, 헤드부와 연소실부가 용접되는 일체형 재생냉각형 연소기이다. 헤드부는 저온에서 기계적 특성이 좋은 STS316L을 사용하였다. 연소실부는 실린더부, 노즐목부, 1차 노즐부, 2차 노즐부로 구성되어 있다. 연소실부의 내피 재질은 동합금 /STS319J1/STS316L, 외피 재질은 STS329J1을 사용하였다. 선반, 밀링, MCT, 롤링 및 프레싱 등의 기계적 가공을 통하여 단품들을 완성하였다. 이러한 각 단품들을 조립하여 일반 용접 및 전자빔 용접, 브레이징 등을 적용하여 일체형으로 접합하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제35권2호
• /
• pp.175-181
• /
• 2011

본 연구에서는 선박용 폐열회수 발전시스템에 적용 가능한 100kW급 구심터빈의 설계 및 CFD 해석기법을 이용하여 열사이클 시스템 및 구심터빈 최적화를 위한 설계자료를 확보하는 것이다. 구심터빈은 스크롤 케이싱, 18개의 베인노즐, 13개의 로터 블레이드로 구성되며, 해석격자는 격자테스트를 통해 약 230만개 정도의 최적격자를 구성하였다. 질량유량 0.5kg/s, 회전속도는 75,000rpm, 입구압력은 195~620kPa 범위 내에서 8가지 조건으로 설정하였다. 베인노즐 내부로 증기가 유입된 후 출구로 갈수록 노즐의 압력면과 흡입면의 압력이 비슷해지면서 마하수가 거의 같은 값을 보였다. 입구온도와 압력이 $250^{\circ}C$, 352kPa 일 때 등엔트로피 효율은 74%, 기계동력은 108kW의 해석결과를 보이고 있다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제21권6호
• /
• pp.1-7
• /
• 2017

내탄도 모델 및 CFD 해석을 통해 MEMS 고체 추진제 추력기의 성능을 예측하고 분석하였다. 노즐목 지름이 $416{\mu}m$, 면적비가 1.85인 추력기의 내탄도 모델 해석 결과, 챔버 압력은 최대 197 bar까지 상승하였으며, 최대 추력은 3,836 mN이었다. CFD 해석에 내탄도 모델의 챔버 압력을 작동압력으로 적용하였으며, 해석 모델을 단열 모델과 열손실 모델로 구분하여 해석을 진행하였다. 해석 결과 점성 효과만이 고려된 단열 모델의 최대 추력은 내탄도 모델에 비해 14.92% 낮았으며, 짧은 작동 시간으로 인하여 열손실에 의한 추력 손실은 매우 작게 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제30권2호
• /
• pp.119-125
• /
• 2017

로켓 노즐에 적용되는 내열재는 고온의 연소가스에 노출되어 표면이 파괴되고 내부의 수지재질이 열분해되는 복잡한 열화학적 변화를 겪으며 이러한 현상을 예측해야 노즐의 내열설계가 가능하다. 따라서 본 연구에서는 로켓 노즐 유동장과 탄소계 내열재의 표면삭마 및 내부 열반응을 통합하는 코드를 개발하여 노즐의 표면변화와 내열재 내부의 열응답을 도출하고자 하였다. 노즐 열유동장에서 발생하는 표면 열유속과 내열재 내부 열전도를 계산하기 위해 CFD를 사용하였으며 내열재 내부에서 발생하는 밀도변화와 흡열반응을 내부 에너지 방정식에 고려하였다. 또한 내열재 표면에서의 삭마계산을 위해 경계층 가정이 적용된 대수식을 이용하였다. 개발된 해석기법을 검증하기 위해 소형 시험모터에 대한 해석을 수행하였으며 해석결과 노즐 목의 삭마가 다소 크게 예측되었으나 내열재 형상변화 및 내부 열전도가 잘 해석되는 것을 확인하였다. 또한 실험에서 측정된 온도와 비교 시 가열 구간에서 유사한 가열 속도를 나타내는 것을 확인하였으며 온도 오차는 100K 내외로 나타났다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.81-84
• /
• 2004

KSR-III 축소형 연소기를 원형으로 하는 8채널 형태의 물냉각 칼로리미터를 설계/제작하였다. 설계는 1차원 경험식을 이용하였으며 시험전에 3차원 전산유동해석을 수행하여 연소시험을 위한 냉각 조건의 안전성을 확인하였다. 탄소침착물의 단열효과를 고려할 경우 노즐목 부근에서 예측한 열유속이 정확성을 가지는 것으로 확인되었으며 연소실 부근에서는 상대적으로 큰 오차를 보였다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2004년도 추계학술대회
• /
• pp.1494-1498
• /
• 2004

Transition sequence of rocket to ramjet was simulated numerically for a two-dimensional axisymmetric can-type ramjet engine. Multi-species preconditioned Navier-Stokes equations with $k-{\varepsilon}$ turbulence model and finite-rate chemistry model was employed. To calculate transition sequence, initial flow-field conditions for inlet diffuser with closed port-cover was computed first, and then that result was applied as initial conditions after port-cover opened. Terminal shock was developed as a result of increased pressure in a combustor due to combustion and ramjet operated at supercritical condition. For a smaller nozzle throat area, buzz instability was occurred. Strong pressure oscillations were observed as a result of forward and backward movement of terminal shock and those oscillations were not damped out.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제33권5호
• /
• pp.72-78
• /
• 2005

대기압 하에서 노즐목 직경이 1.0, 0.5, 0.25 mm인 마이크로노즐을 이용하여 성능시험을 하였다. 냉가스 추진제로는 질소를 사용하였다. 성능평가를 위하여 챔버내 전압력을 2~20 bar까지 변화시키면서 추력과 질유량을 측정하였다. 실험결과 압력이 낮아질수록 점성에 의한 손실이 크다는 것을 비추력을 비교해 봄으로써 알 수 있었다. 그리고 오리피스와 노즐의 추력 비교를 통해 노즐의 효율의 더 좋다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.393-397
• /
• 2006

본 논문에서는 소비톨과 질산칼륨을 이용한 고체추진제의 연소특성을 파악하였다. 여러 연소실험을 통하여 연소속도를 구하고 비추력과 특성배기속도를 이론값과 비교하였다. 추력 측정은 판스프링을 이용한 추력측정장치를 이용하였다. 추진제의 성분비를 변경하면서 실험을 하였으며, 실험값을 바탕으로한 고체추진제의 연소특성은 1mm 노즐의 마이크로 고체로켓의 설계 파라미터로 이용되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
• /
• pp.705-708
• /
• 2011

이젝터 시스템은 주유동 제트에 발생되는 전단 응력과 압력차에 의해 흡입 챔버 압력에 영향을 미치거나 이차 흡입 유동을 유도한다. 이젝터는 터빈 기반 복합사이클 추진기관 및 로켓엔진의 고고도 모사 설비, 압력회복장치, 담수화 시스템, 이젝터 램젯시스템과 같이 많은 분야에 적용되어 널리 사용된다. 본 연구에서는 다양한 고고도 환경 모사를 위한 멀티 이젝터의 형상 및 운전 조건을 결정하는 설계 절차를 수립하고자 하였다.