Liquid Film Characteristics of Jet Impingement between Slit Injector and Wall

Abstract

벽에 슬릿 인젝터로 물을 분사하여 형성된 액막을 실험적 접근으로 정성적 결과와 정량적 결과를 비교 분석했다. 로켓 막 냉각 연구에서 열전달적 관점의 분석은 많지만, 수력학적 관점의 분석은 상대적으로 적다. 그러므로, 다양한 실험 조건에서 액막 두께 분포를 측정하여 액막의 특성을 분석하고자 했다. 먼저, 분포를 정성적으로 분석하기 위해 백라이트 이미지 기법을 이용하여 이미지를 취득했다. 다음으로는, 정량적 분석을 위해 전기 전도 방법을 기반으로 한 액막 두께 측정 장치를 직접 개발하여 액막 특성을 분석했다. 분사각 (15°, 30°, 45°), 분사 속도 (7m/s, 10.5m/s, 13.5m/s), 그리고 분사 거리 (45mm, 55mm, 65mm)를 실험 조건으로 선정했고, 그에 따른 정 특성 반응을 분석했다. 분사각이 커짐에 따라 주 흐름의 두께는 점차 얇아지는 것을 확인했고, 또한 최대 액막 두께의 위치가 상류 방향으로 이동하는 것을 관측했다. 분사 속도가 빨라짐에 따라서는 액막의 면적이 넓어지고, 액막의 섭동이 더 커지는 것을 관찰했다. 마지막으로 분사 거리는 형성된 액막에 큰 영향을 주지 못하는 것을 알 수 있었다. 실험 결과를 기반으로 도수 현상 또한 관측하였고, 도수 현상은 주 흐름의 액막 두께 분포에 큰 영향을 미치는 것을 파악했다. 이 연구의 결과를 막 냉각을 이용하는 추력기 또는 로켓 엔진 개발에 적용하여 보다 진보된 막 냉각 분석을 할 수 있을 것이다.