압축성-비압축성 극저온 캐비테이션 이상유동의 온도효과와 여러가지 공동모델에 대한 연구

Abstract

일반적으로, 극저온 유체에서의 캐비테이션 현상은 상당한 온도효과와 유체 물성치의 강한 변화를 발생시킨다. 이러한 온도효과를 이해하고 정량화 하는 것은 액체 수소와 액체 산소를 가압하는 액체로켓터보시스템을 디자인하는데 중요하다. 이 현상을 정확하고 강건하게 시뮬레이션하기 위해서는, 수치 기법이 압축성-비압축성 이상유동장의 공존을 다룰 수 있어야하고, 극저온 유체의 상태방정식이 정확하게 모델링 되어야 한다. 본 연구에서는, 본 연구 그룹에서 개발한 강건한 압축성-비압축성 이상유동 수치기법이 이용되었고, regression analysis를 이용하여 상태방정식을 모델링하였다. 이를 바탕으로, 액체질소에서의 캐비테이션 현상 해석결과를 수록하였다.

Generally, cavitation in cryogenic fluids generates substantial thermal effects and strong variations in fluid properties. To simulate this phenomena accurately and robustly, numerical method should be able to treat the co-existence of compressible and incompressible two-phase flow fields, and equation of state of cryogenic fluid should be accurately modeled. In this paper, a robust compressible-incompressible two-phase scheme which was developed by our research group is used and equation of state is modeled using a regression analysis. And then, numerical simulations of cavitation in liquid nitrogen are presented.