초록
액체 로켓 엔진의 연료 공급 시스템은 다양한 원인으로 인해 유동 불안정이 발생한다. 특히 연료 공급 시스템에서 발생하는 공동 현상은 공동의 생성과 소멸로 인해 후류 쪽의 압력 및 유량의 진동을 유발하게 된다. 액체 로켓은 주 추진제로 극저온 유체를 사용하게 되는데, 극저온 유체는 온도에 민감한 성질을 갖고 있기 때문에 공동 현상의 해석에 있어 온도 변화에 대한 효과를 반드시 고려해주어야 한다. 본 연구에서는 Shyy등이 제안한 “MUSHY IDM"모델을 이용하여 극저온 유체에서 발생하는 공동 현상을 모사하였다. 이를 바탕으로 오리피스에서 발생하는 공동 현상이 유동 불안정에 어떠한 영향을 미치는 지와 오리피스 형상 변화가 후류 유동의 불안정에 끼치는 영향을 연구하였다.
Flow instability in the rocket turbo pump systems can be caused by various elements such as valve, orifice and venturi and etc. The formation of cavitation specially in the propellant feeding system can trigger the mass flow and pressure oscillation due to cyclic formation and depletion of cavitations. If the cryogenic propellant are used, which is very sensitive to temperature variation, the change of propellant properties due to thermodynamic effect should be accounted for in the flow analysis. This study focuses on the formation of cryogenic cavitation adopting MUSHY IDM model suggested by Shyy and coworkers. Also, the flow instability is investigated with developed numerical code in the downstream of orifice flow. To this end, three different orifices are selected and investigated by the numerical calculation.
