항공우주기술 (Aerospace Engineering and Technology)

한국항공우주연구원 (Korea Aerospace Research Institute)
권호 표지

액체 엔진 플룸 복사 열전달 예측을 위한 파장별 회체가스 중합법의 좁은밴드 적용

Spectral Weighted-Sum-of-Gray-Gases Modeling of Narrow Band for Prediction of Radiative Heat Transfer Induced from Liquid Engine Plume

  • 투고 : 2008.12.15
  • 심사 : 2009.07.01
  • 발행 : 2009.07.01
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초록

복사전달식에서 흡수 계수의 정확한 계산은 액체 엔진 저부의 단열재 설계의 입력 값으로 사용되는 플룸의 복사 열전달을 예측하는데 매우 중요하다. 이를 위해서 가스 흡수 계수를 직접 모델링 할 수 있는 WNB 모델을 중요 인자의 선정을 위주로 설명하였고, 그 결과를 비교적 정확한 기준 값을 제공하는 SNB의 결과와 비교하였다. 비교 인자들은 총 방사율, 좁은밴드 복사강도 및 총 복사강도이며, 결과적으로 방사율의 경우 주어진 조건에서 3.1% 이내, 총 복사 강도역시 5%이내의 계산결과를 보여 이 모델의 타당성을 확인할 수 있었다. 추가적으로, 액체 엔진의 연소가스들의 성분비를 예측하고 이 조건에 대한 가스모델링 인자를 계산하여 데이터베이스를 구축하였다.

The precise calculation of gas absorption coefficient in the radiative transfer equation is very important to the prediction of radiative heat transfer induced from liquid engine plume in view of base insulation design. For this purpose, the WNB model for gas absorption coefficient is described with the selection of important parameters and then the calculated results are compared with those of SNB model for validation. Total emissivity, narrow band averaged intensity and total intensity are calculated and compared to the results of SNB model. As results, the total emissivity and the total intensity are well matched within 3.1% and roughly 5 % error, respectively. Moreover, the gas modeling database is constructed with estimation of the combustion gas composition of $CO_2$ and $H_2O$ for liquid engine plume.

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참고문헌

  1. Modest M. F., 1992, Radiative Heat Transfer, McGraw-Hill, New York.
  2. Hartman, J. M., Levi D. L. and Taine, J., 1984, Line-by-Line and Narrow-band Statistical Model Calculations for H2O, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 32, pp. 119-127. https://doi.org/10.1016/0022-4073(84)90076-1
  3. Kim O.J., Song, T.H., 1996, Implementation of the weighted sum of gray gases model to a narrow band: applicatioon and validity, Numerical heat Transfer, Part B: Fundamentals, 30:4, 453-468. https://doi.org/10.1080/10407799608915093
  4. Kim O.J., Song, T.H., 2000, Data base of WSGGM-based spectral model for radiation properties of combustion products, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, Vol. 64, pp. 379-394. https://doi.org/10.1016/S0022-4073(99)00125-9
  5. Hottel, H. C. 1954, Radiant-Heat Transmission, in W. H. McAdams(ed.), Heat Transmission, 3rd ed., McGraw-Hill, New York.
  6. Hottel, H. C. and Sarofim, A. F., 1967, Radiative Transfer, McGraw-Hill, New York.
  7. Song, T. H. and Viskanta R., 1986, Development and Application of a Spectral-Group Model to Radiation Heat Transfer, ASME Paper No. 86-WA/HT-36.
  8. C.B. Ludwig, W. Malkmus, J.E. Reardon, and J.A. Thomson, Handbook of Infra-red Radiation from Combustion Gases, 1973, NASA-SP3080.
  9. Godson, W. L., 1953, The Evaluation of Infrared Radiation Fluxes Due to Atmospheric Water Vapor, Quarterly Journal of Royal Meteorological Society, Vol. 790, pp.367-379.