로켓엔진 연소기에서 반파장 공명기의 음향감쇠에 관한 수치적 연구

Acoustic-Damping Characteristics of Half-Wave Resonator in a Combustion Chamber of Liquid Rocket Engine

고성능 연소기에서 주로 채택되는 기체-액체형 동축 분사기의 음향감쇠 효과를 선형 음향해석을 통해 조사하였다. 그러한 형태의 분사기는 반파장 공명기 역할을 수행할 수 있으므로 반파장 공명기와 1/4파장 공명기의 음향감쇠 특성을 비교/조사하였다. 공명기의 음향 감쇠 효과에 있어서 경계흡수계수의 영향과 공명기 길이 효과를 알아보았고, 연소실과 공명기내 유체의 음속 변화를 통해 반파장 공명기의 음향 감쇠 특성을 조사하였다. 계산 결과, 공명기의 최적 동조 길이가 짧고, 공명기내 유체의 음속이 낮은 조건에서 큰 감쇠효과가 나타남을 알 수 있었다. 또한, 경계흡수계수의 감소는 공명기의 동조 길이 범위를 좁게 하였다.

A linear acoustic analysis is performed to explore the characteristics of acoustic damping by a gas-liquid scheme coaxial injector in a liquid rocket engine. The injector can play a role of acoustic resonator. Acoustic-damping characteristics of half-wave resonator are compared with those of quarter-wave resonator. Various effects of the boundary absorption coefficient, injector length and sound speed in combustion chamber and resonator are investigated. As a result, short tuning length of resonator and low sound speed of the medium have a favorable effect on acoustic damping. As the boundary absorption coefficient decreases, the tuning range of the resonator length becomes narrower.