고공시험설비에서 로켓엔진의 지상시험 플룸 거동 해석

An Analysis on Plume Behaviour of Rocket Engine with Ground Condition at High Altitude Engine Test Facility

고공엔진시험설비에서 지상 시험 조건의 시험 가능 여부와 설비 안전 문제를 점검하고자 로켓 엔진 유동을 해석하였다. 진공 챔버를 개방한 상태에서 냉각수를 초음속 디퓨저로 분사하면서 엔진이 작동하는 상황이며, 2차원 축대칭과 플룸, 공기, 냉각수의 3원 혼합물로 가정하였다. 해석 결과 냉각수 유량 200 kg/sec까지 지상 조건 시험이 가능하였다. 그러나 시동 초기 플룸의 역류로 인해 진공 챔버가 고온에 노출되고, 동시에 냉각수 역류로 인해 진공 챔버 내부가 오염되었다. 따라서 충분한 단열 대책과 오염 회피를 위한 작업이 선행되어야 한다.

We analyzed the rocket engine flow to check whether the possibility of the ground test and the equipment safety problems in the high altitude engine test facility. The test condition is that the vacuum chamber is open and the coolant water is injected into the supersonic diffuser. The analysis uses two-dimensional axisymmetry with a mixture of plume, air, and cooling water. As a result, the ground test was possible up to the cooling water flow rate of 200 kg/sec. However, due to the back flow of the initial plume, the vacuum chamber is exposed to high temperature, and at the same time, the inside of the vacuum chamber is contaminated due to the reverse flow of the cooling water. Therefore, sufficient insulation measures and work for pollution avoidance should be preceded.