로켓엔진의 막냉각 성능 예측을 위한 열설계 프로그램 개발

Development Thermal Design Program to Predict Film Cooling Performance in Liquid Rocket Engine

액체로켓엔진 연소실의 막냉각 성능을 예측할 수 있는 설계프로그램을 개발하였다. 저혼합비 가스의 열차폐 효과를 전산해석으로 예측하였고 이를 기반으로 1차원 모델을 개발하여 기존의 재생냉각 설계 프로그램에 이식하였다. 문헌에 제시된 축소형 연소실에서의 막냉각 특성과 비교하여 노즐목에서의 열유속에 대한 본 프로그램의 정확성이 -16%에서 +28% 범위에 있음을 확인하였다. 연료유량의 10% 막냉각에 의하여 노즐목의 열유속을 36% 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

A design program has been developed to predict film cooling performance in a liquid rocket engine combustion chamber. A thermal protecting effect of low mixture ratio gas has been analysed by CFD. A one-dimensional film cooling model based on the CFD results has been implemented in the previously developed design program of regenerative cooling. The predicted heat flux at the nozzle throat ranges from -16% to +28% when it is compared to the published measured data. The throat heat flux reduces by 36% when film cooling of 10% of fuel mass flow rate is applied.