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정태용(Taeyong Jung),도영대(Young-Dae Doh),유지창(Ji-Chang Yoo),여재익(Jai-ick Yoh) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.4
고체추진제의 연소가 진행될 때, 고체상에서 액체상으로, 액체상에서 기체상으로의 상변화가 일어난다. 이 때 추진제 표면에서는 액체상, 기체상이 동시에 존재하게 된다. 액체상과 기체상의 중간에서는 액체상과 기체상의 혼합으로 인하여 거품이 형성되는데, 이 구간을 용융층(Melt Layer)이라고 한다. 용융층의 윗부분, 즉 액체상과 기체상 사이에는 연소면(Burning Surface)이 존재한다. 일반적으로 고체추진제가 연소될 때 생성되는 용융층의 두께는 1기압에서 약 1마이크론 정도이다. 본 연구에서는 물리적인 상변화 현상을 상방정식을 이용하여 액체에서 기체로의 상변화 현상을 모사하였다. 이를 통하여 연소면의 두께, 형성과 전파를 모사하였다. In the solid rocket propellant combustion, the dynamic phase change from solid to liquid to vapor occurs across the melt layer. During the surface burning, liquid and gas phases are mixed in the intermediate zone between the propellant and the flame to form micro scale bubbles. The known thickness of the melt layer is approximately 1 micron at 10? Pa. In this paper, we present a model of the melt layer structure and the dynamic motion of the melt front derived from the classical phase field theory. The model results show that the melt layer grows and propagates uniformly according to exp(-1/Ts) with Ts being the propellant surface temperature.
김기홍(Ki-hong Kim),도영대(Young-dae Doh),김창기(Chang Kim),유지창(Ji-chang Yoo),여재익(Jai-ick Yoh) 한국연소학회 2010 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.- No.40
The AP composite propellant is a common choice for solid rocket propulsion. The externally heated rocket via fires, for instant, can cause the energetic substance to ignite, and this may lead to a thermal runaway event or cookoff phenomenon, marked by a severe explosion. In order to develop preventive measures to reduce the possibility of such accidents in propulsion systems, we investigate the ignition and initiation characteristics of AP propellant and perform the cookoff simulation of a thermally loaded solid rocket motor
삭마반응을 고려한 고체 추진기관 노즐 조립체의 열반응 및 구조해석
김연철(Yun Chul KIM),도영대(Doh Young Dae),함희철(Hahm Hee Cheol),문순일(Moon Soon IL) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.11
고체추진기관의 연소 환경에서 노즐 조립체의 온도, 삭마두께를 고려한 2차원 축대칭 열구조 해석을 하였다. 복합재료의 내부 열반응은 Arrhenius 모델을 이용하였으며, 표면 삭마반응은 Zvyagin 이론을 사용하였다. 표면 삭마에 의한 경계조건 및 격자 이동은 상용해석 코드에서 활용되는 Rezoning-remeshing 기법을 사용하였다. 형상이 복잡한 부품으로 이루어진 2차원 축대칭 노즐 조립체에 적용된 방법은 향후 3차원 FEM 열구조 해석에 활용을 목표로 발전될 것이다. A two-dimensional thermal response and ablation analysis code for predicting charring material ablation and shape change on solid rocket nozzle is presented. For closing the problem of thermo-structural analysis, Arrhenius" equation and Zvyagin"s ablation model are used. The moving boundary problem are solved by remeshing-rezoning method. For simulation of complicated thermal protection systems, this method is integrated with a three-dimensional finite-element thermal and structure analysis code.