고체 로켓 연소실 내부에 대한 FScI 해석

Abstract

고체 로켓 내부 현상 전산 해석을 위해 기존 운동 기술 방법들의 장점을 결합한 ALE 기법을 도입하여 유체 구조 연동 해석을 수행하였다. 이를 위해 개별 해석 요소(유동, 구조, 연소)외의 통합 기법들과 변화하는 해석 영역에 대한 자동 격자 생성 기법이 연구되었다. 개발된 해석 프로그램을 이용하여 고체 추진 로켓의 점화과정부터 대부분의 연료가 소진되는 시점까지의 전산 해석이 수행되었으며 이를 통하여 연소실 내부의 유동 물리 현상과 추진제 그레인의 변형 특성을 관찰하였다.

A fluid-structure interaction simulation of solid propellant rocket interior is carried out by employing the ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) description, a hybrid model of continuum motion description combining the advantages of classical Lagrangian and Eulerian description. The integration process for fluid-structure interaction and an automatic re-meshing algorithm are included to analyze an unsteady fluid-structure interaction phenomenon with the deformation of solid grain during the simulation. The developed solver is applied for the full burning simulation of a solid propellant grain, which is a highly-coupled unsteady phenomenon between gas flow and propellant structure. Based on the integrated computed results, flow physics in the combustion chamber and the behavior of a solid propellant deformation are examined.