Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology (한국군사과학기술학회지)

The Korea Institute of Military Science and Technology (한국군사과학기술학회)
권호 표지

Experimental Investigation for Multi-Element Dual Swirl Coaxial Injector

다중요소 Dual Swirl 인젝터에 관한 실험적 연구

  • 신훈철 (충남대학교 항공우주공학과) ;
  • 이석진 (충남대학교 항공우주공학과) ;
  • 박희호 (충남대학교 기계공학과) ;
  • 김선진 (청양대학 소방안전관리과)
  • Published : 2006.12.29
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Abstract

The basic data obtained in this research for single element performance were directly applied to the design of injector head(7 elements). Designed performance of the 7-element Swirl Coaxial injector was $245kg_f$ sea level thrust with 20bar combustion chamber pressure. Numerical analysis were performed to obtain the change of spray pattern for the design of injector head, and we confirmed the feasibility and application of those results. Hot tests were performed for the multi-element injector to compare with the performance of the single element injector and those can be applied to the design of scaled liquid rocket engine. The basic data obtained in this research can be directly applied to the real liquid rocket injector design.

단일요소 분사기(35kgf급)의 성능시험을 통해서 입증된 recess 2mm의 축소 모사된 로켓엔진(지상추력 250kgf급 다중요소 스월 동축형 분사기)을 설계, 해석, 제작, 시험하고, 이를 통하여 주요한 설계변수에 대한 검증과정을 수행하였다. 단일요소 및 다중요소 인젝터의 분무현상을 수치 해석적으로 모사하여 중첩에 의한 분무의 변화를 해석적으로 고찰하고 적용성 및 타당성을 확인하였다. 그리고 다중요소 분사기에 대한 연소성능시험을 통하여 엔진의 정상 연소성능을 평가하고 이를 단일요소 인젝터의 연소성능과 비교하여, 대형 로켓개발에 앞서 필요한 각 축소모델에 대한 특정 스케일에서의 다중요소 인젝터에 의한 연소성능을 평가하고 설계 자료를 확보, 합리적인 분사기 설계 변수자료를 확립하였다.

Keywords

References

  1. 정해승, 김선진, 'Dual Swirl 인젝터의 분산각에 관한 해석적 연구', 한국군사과학기술학회지 Vol. 6, No. 4, pp.132-144, 2003
  2. FLUENT user's manual, version 6.0
  3. 김태한, 조남춘, 금영탁, '이중 스월 분사기의 Recess 길이에 따른 성능 평가', 한국추진공학회지, Vol. 7, No. 2, pp.62-69, 2003
  4. G. P. Sutton, 'Rocket Propulsion Elements', 6th ed., John Wiley & Sons, Inc., 1992.
  5. N. K. Rizk and A. H. Lefebvre, 'Prediction of velocity coefficient and spray cone angle for simplex swirl atomizers', ICLASS-85
  6. Anon, 'Liquid Rocket Engine Injectors', NASA SP 8089, 1976
  7. Hirt, C. W. and Nichols, B. D., 'Volume of Fluid Method for the Dynamics of Free Boundaries', Journal of Computational Physics, Vol. 39, pp.201-225, 1981 https://doi.org/10.1016/0021-9991(81)90145-5
  8. 홍용식, '우주추진공학', 청문각, 1994