LES of Supercritical Combustion of Shear-coaxial Injector of a Methane-LOx Liquid Rocket Engine

액체로켓(메탄-LOx) 동축인젝터의 초임계 연소 LES 연구

The turbulent mixing and combustion of a shear coaxial injector under supercritical pressures have been theoretically/numerically investigated. Turbulent numerical model is based on large eddy simulation with real-fluid transport and thermodynamics over the entire pressure; Soave modification of Redlich-Kwong equation of state, Chung's model for viscosity/conductivity, and Fuller's theorem for diffusivity to take account Takahashi's compressible effect. The results are compared with previous researcher's. The large-scale vortices shedding from the outer rim into the recirculation region to react with gaseous oxygen was investigated.

고성능 액체로켓의 핵심 요소인 고압 연소기에 사용되는 분사기에 대한 혼합 및 연소 특성을 도출하기 위하여 초임계 상태에 적용되는 혼합 및 연소모델을 수치적으로 연구하였다. 난류모델은 LES(Large Eddy Simulation)를 기반으로 하였고, 난류연소모델은 혼합분율(Z)을 이용한 Laminar Flamelet Model을 사용하였다. 그리고 초임계 영역의 상태량을 계산하기위해 Soave Redlich-Kwong 상태 방정식, 점성계수와 열전도도에 대하여 Chung이 제안한 고압상태 혼합물에 대한 방정식, 확산계수에 대하여 Fuller 이론에 Takahashi가 제안한 고압상태의 특징을 고려한 식을 적용하였다. 계산결과는 선행연구자의 결과와 비교하였고, LOx post 후방에 발생되는 와류에 따른 보염영역에 대하여 연구하였다.