전단동축형인젝터를 통해 분사된 메탄-산소 이원추진제의 연소특성

Combustion Characteristics of the Methane-Oxygen Bipropellant Injected by a Shear-coaxial Injector

본 연구는 이원추진제 추력기(thruster)에 사용되는 메탄-산소 연소특성규명의 선행연구로서 모델연소실 내 전단동축형인젝터를 통해 분사된 기체메탄-기체산소 비예혼합화염의 연소안정한계 및 화염형상을 도출하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. DSLR 카메라를 이용하여 화염 직접이미지(direct image)를 촬영하였고, 이미지 후처리(post-processing)를 통해 연소특성파악 및 화염길이 정량화를 수행하였다. 그 결과, 산화제 레이놀즈 수($Re_o$)가 증가함에 따라 이론반응비(stoichiometric ratio)에서 안정된 화염이 발생하였고, 동일 인젝터직경 조건에서 난류화염의 길이가 늘어남을 확인하였다.

This study is a preliminary research on characterization of methane - oxygen combustion used in bipropellant thruster. The limit of combustion stability and flame shape of methane - oxygen non-premixed flame injected by shear coaxial injector in the model combustion chamber Experimental studies have been carried out. A direct image of the flame was photographed using a DSLR camera, and combustion characteristics and flame length were quantified through image post-processing. As a result, it was confirmed that the stabilized flame was generated at the stoichiometric ratio as the oxidizer Reynolds number ($Re_o$) was increased, and the length of the turbulent flame was increased under the same injector diameter condition.