초록
액체로켓 추진제 공급장치에 정착된 캐비테이션 벤튜리의 유량 제어 특성을 해석하였다. 해석에는 실험과 수치해석이 병행되었으며 캐비테이션이 존재하는 유동에서 두 결과의 유량 차이는 약 10%로 나타났다. 벤튜리 상류의 압력을 $22.8{\times}10^5$pa로 일정하게 유지하고 하류의 압력을 변동시켰을 때 $3{\times}10^5$pa 이상의 압력 차이에 대하여 유량이 증가하지 않음을 확인하였다. 비응축 기체의 농도 변화에 의하여 벤튜리 내부에 발생하는 증기의 분포는 크게 달라지지만 유량은 같은 수준이 유지되어 비응축 기체의 농도가 1.5PPM에서 150PPM로 커질 경우, 유량이 약 2% 감소하였다. 이는 작동유체가 포함하고 있는 비응축 기체의 팽창과 생성된 증기가 압력 회복을 저해하는 영향이 유사하기 때문으로 풀이된다.
Characteristics of flow rate control has been studied for a cavitating venturi adopted in a liquid rocket propellant feed system. Both experiment and numerical simulation have been performed to give about 10% discrepancy of mass flow rate for cavitating flow regime. Mass flow rate is confirmed to be saturated for pressure difference higher than $3{\times}10^5$pa when the upstream pressure is fixed to $22.8{\times}10^5$pa and the downstream pressure is varied. The evaporation amount depends substantially to non-condensable gas concentration. However the mass flow rate characteristics is relatively insensitive to the mass fraction of non-condensable gas. So it reduces by only 2% when the non-condensable gas concentration is increased from 1.5PPM to 150PPM. From the previous comparison the expansion of the non-condensable gas and the evaporation of liquid are verified to gave same effect to the pressure recovery pattern.
