ANSYS를 이용한 초소형 액체로켓 연소기 및 냉각채널 구조 해석

소개

이번 유한용소 프로젝트를 통하여 소형 액체로켓의 구조해석을 실시함으로써 연소실험 전에 안정성 검토를 할 수 있으며, 또한 용융점 이하를 유지하기 위한 냉각수 유량을 알 수 있을 것으로 기대된다. 또 필요에 따라 재료변경 및 재설계를 통해 안정성 확보를 할 것이며. 마지막으로 피로해석을 통해 운용 가능한 수명예측을 할 것이다.

목차

1. 서 론
2. 해석 대상 및 해석방법
3. 결 과
4. 결 론
참고문헌

본문내용

1. 서 론

Fig. 1 Cooling Channel of Liquid Rocket Engine

액체로켓 연소기의 제작비용은 고가일 뿐만 아니라 제작에 필요한 소요 기간이 길다. 이러한 비용 및 시간을 줄이기 위하여 액체로켓 연소기 개발과정에서 1개의 연소기를 이용하여 많은 연소시험을 수행한다. 따라서 연소기 챔버는 열/기계적인 하중 사이클을 반복적으로 받는다. 1회의 연소시험 동안 연소기 챔버는 높은 온도 상승과 압력을 경험하고 이 과정에서 연소기 챔버의 냉각 채널에는 큰 비탄성 변형률이 발생한다. 또한, 고온의 환경에서 작동하는 대부분의 금속들은 변형률 속도와 크리프(creep) 같은 시간 의존적인 영향을 받는다. 이번 유한요소 프로젝트를 통하여 소형 액체로켓의 구조해석을 실시함으로써 연소실험 전에 안정성 검토를 할 수 있으며, 또한 용융점 이하를 유지하기 위한 냉각수 유량을 알 수 있을 것으로 기대되고, 필요에 따라 재료 변경 및 재설계를 통해 안정성 확보할 것이다. 마지막으로 피로해석을 통해 운용 가능한 수명 예측을 하였다.

2. 해석 대상 및 해석방법

2.1 액체로켓 구성
해석에 사용된 액체로켓은 /x를 추진제로 사용하는 가압식 소형액체로켓이며, 재료는 Al 6063을 사용하였고 간략하게 나타내면 Fig. 2와 같다. 냉각 채널은 Fig. 3과 같이 구성되어 화살표 방향으로 흐르며, 냉각은 물을 이용하였다.

참고자료

· (1) "Finte Elenment Analysis " Saseed Moaveni, 박정선 역
· (2) "Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines" Dieter K. Huzel
· (3) "Ansys Workbench Manual"
· (4) "재생냉각형 가스발생기 챔버 구조해석", 류철성, 김홍집, 최환석
· (5) "가스발생기 재생냉각 챔버 구조해석", 류성, 최환석
· (6) "액체로켓 연소기 재생냉각 챔버 구조설계", 류철성, 최환석, 이동주