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저자정보
김은총 (Sejong University) 박익수 (Agency for Defense Development) 한승주 (Agency for Defense Development) 류재훈 (Agency for Defense Development) 심형섭 (Sejong University)
저널정보
한국추진공학회 한국추진공학회지 한국추진공학회지 제29권 제2호(통권 제147호)
발행연도
2025.4
수록면
34 - 44 (11page)

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최근 고체연료 램제트 엔진(solid fuel ramjet, SFRJ)은 높은 비추력, 단순한 구조, 그리고 연소 안정성 등 여러 장점으로 인해 다시 주목받고 있다. 본 연구에서는 상용 전산유체역학 소프트웨어를 사용하여 고체연료의 열 분해 및 연소 거동에 대한 반응 유동 해석을 수행하였다. 다양한 반응 모델과 연료 표면에서의 열분해 경계 조건을 평가하고, 시뮬레이션 결과를 선행 연구의 실험 결과와 비교 분석하였다. 또한, 실험 데이터와 가장 일치하는 반응 모델 및 경계 조건을 적용하여 흡입구 공기 질량 유량과 온도의 변화가 미치는 영향을 확인하였다. 이를 위해 eddy dissipation model(EDM)과 non-premixed combustion model(NPCM) 두 가지 반응 모델을 사용하였다. 고체연료의 열분해 과정은 연료가 완전히 분해되어 기체상으로 연소기에 주입된다는 가정하에 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 질량유량입구와 벽+소스 경계 조건을 사용하여 모델링하였다. 해석 결과, NPCM과 벽+소스 경계 조건을 적용한 경우 EDM보다 실험 데이터와 더 높은 일치도를 보였다. 특히, NPCM과 벽+소스 조건을 적용했을 때 외부 영역 경계의 y축 방향 확장 거리는 실험결과와 비교하여 평균 상대 오차율이 약 1.9%, 온도 예측에서는 약 9.8%로 분석되었다. 매개변수 해석 결과, 공기의 질량 유속과 온도가 증가할수록, 예혼합 영역에서 CO의 질량 분율이 증가하는 경향을 보였으며, 연소가 진행됨에 따라 예혼합 영역 하류에서 CO₂의 질량 분율 또한 증가하는 것으로 확인되었다. 이러한 연구 결과는 향후 고체연료 램제트의 설계 및 성능 최적화, 특히 연료 효율성과 연소 안정성 향상에 유용한 정보를 제공할 수 있다.
#Solid Fuel Ramjet(고체연료 램제트) #Computational Fluid Dynamics(전산유체역학) #Reaction Model(반응 모델) #Boundary Condition(경계 조건)

목차

ABSTRACT
초록
1. 서론
2. 이론적 배경
3. 해석 기법 검증 시뮬레이션
4. 입구 조건에 따른 매개변수 연구
5. 결론
References

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