ANSYS를 이용한 초소형 액체로켓 연소기 및 냉각채널 구조 해석

소개글

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.

참고 자료

(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