사각 채널을 통과하는 물성 변화가 큰 유동에 대한 수치해석 연구

Abstract

로켓 엔진의 연소실 벽은 연소 과정 중의 높은 온도에 노출되어 부식이 되고, 그 기능이 저하된다. 본 연구는 로켓 엔진의 냉각에 이용되는 재생식 냉각 시스템을 해석하기 위해, 물성 변화를 고려하여 사각 채널 내 유동장 및 열전달 특성에 대한 수치해석 연구를 수행하였다. 수치해석 코드에는 에너지 방정식과 임의의 상태 방정식을 포함하는 예조건화된 3차원 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식이 이용되었다. 또한 외재적 기법인 4단계 Runge-Kutta 알고리듬이 적용되었고, Baldwin-Lomax algebraic 난류 모델이 사용되었다. 곧은 채널 내에서의 유동을 층류와 난류로 구분한 후, 각각에 대해 물성이 변하는 유동의 계산 결과를 물성이 일정한 유동의 계산 결과와 비교하였다. 그 이후 층류에서는 입구 조건과 단면 종횡비의 변화에 따른 효과를 알아보았고, 난류에서는 채널의 전체 길이와 레이놀즈 수 변화에 따른 효과를 살펴보았다.