Analysis for Steady-State and Transient Combustion Characteristic of Solid Propellant Rocket Engine

고체 추진제 로켓엔진의 정상 및 비정상 연소특성 해석

The present study has numerically investigated the combustion processes in the solid propellant rocket engine. The two step global reaction model for condensed phase and five step global reaction mechanism for gas phase are adopted to predict the detailed flame structure near double-base solid propellant surface. The turbulence-chemistry interaction is represented by the PaSR(Partially Stirred Reactor) model. To reduce the uncertainties for convective heat transfer near solid fuel surface having strong blowing effect, the Low Reynolds number k-$\varepsilon$ turbulent model is employed. Based on numerical results, the detailed discussion has been made for the turbulent combustion processes and transient behavior of pressure and temperature fields in the solid propellant rocket engine.

본 연구는 고체 추진제 로켓 엔진의 연소과정을 수치적으로 해석하였다. 고체 추진제로는 double-base propellant를 이용하였으며 고체상에서는 2개의 포괄적인 반응식을 기체상에서는 5개의 포괄적인 반응식을 이용하였고 난류와 화학반응의 상호작용 PaSR(Partially Stirred Reactor)모델을 사용하였다. 고체 연료 벽면에서의 분출 효과로 야기되는 대류열전달의 불확실성을 줄이기 위하여 낮은 레이놀즈 수 k-$\varepsilon$난류모델을 적용하였다. 계산된 수치결과를 토대로 고체 추진제 로켓 엔진의 난류연소 과정 및 온도장과 압력장의 비정상 특성에 대하여 상세히 기술하였다.