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스크램제트와 같이 극초음속 추진기관을 이용하는 비행체는 충격파 등에 의한 공기역학적 현상으로 고온, 고압의 유동장이 발생한다. 특히, 연소실은 연료의 연소 반응에 의하여 극심한 열적 환경에 놓이며, 연소실 내 충격파와 경계층의 상호작용으로 인해 국소적으로 열이 집중되는 지점이 생긴다.
스크램제트와 같이 극초음속 추진기관을 이용하는 비행체는 충격파 등에 의한 공기역학적 현상으로 고온, 고압의 유동장이 발생한다. 특히, 연소실은 연료의 연소 반응에 의하여 극심한 열적 환경에 놓이며, 연소실 내 충격파와 경계층의 상호작용으로 인해 국소적으로 열이 집중되는 지점이 생긴다.
이와 같은 이유로 스크램제트의 운용 환경으로부터 기관을 보호하기 위해 벽면 소재는 열응력에 강하고 높은 온도에서도 버틸 수 있는 내열 소재로 구성되어야 한다. 또한 적절한 냉각 능력이 구비되지 않으면 내부 온도가 구조물 소재의 녹는점을 넘거나, 극심한 열응력에 의해 구조물이 파괴될 가능성이 있으므로 냉각 체계 또한 반드시 갖추어야 한다. 따라서 정확한 열공력 및 열구조 해석과, 이를 기반으로 한 냉각 및 내열 설계, 성능 해석은 스크램제트 추진기관 구현에 필수적이다.
이와 같은 이유로 스크램제트의 운용 환경으로부터 기관을 보호하기 위해 벽면 소재는 열응력에 강하고 높은 온도에서도 버틸 수 있는 내열 소재로 구성되어야 한다. 또한 적절한 냉각 능력이 구비되지 않으면 내부 온도가 구조물 소재의 녹는점을 넘거나, 극심한 열응력에 의해 구조물이 파괴될 가능성이 있으므로 냉각 체계 또한 반드시 갖추어야 한다. 따라서 정확한 열공력 및 열구조 해석과, 이를 기반으로 한 냉각 및 내열 설계, 성능 해석은 스크램제트 추진기관 구현에 필수적이다.
본 연구는 스크램제트 엔진 연소실 내부 유동의 특성, 냉각 및 내열 방법에 대한 이해를 목적으로 한다. 이중모드 램/스크램제트 엔진 연소실에서의 유동, 구조물 열전달에 대해 학습하고, 냉각 체계 적용을 위해 연료 기반의 재생 냉각 연구를 수행한다. 특히, 냉각에 이용하는 연료의 물성에 따라 열전달 특성이 달라지는 점에 집중하여 연료에 대한 초임계 물성 분석 및 이를 바탕으로 하는 냉각 성능 해석을 수행하고, 최적의 냉각 성능을 발휘하기 위한 방안에 대하여 연구한다.
본 연구는 스크램제트 엔진 연소실 내부 유동의 특성, 냉각 및 내열 방법에 대한 이해를 목적으로 한다. 이중모드 램/스크램제트 엔진 연소실에서의 유동, 구조물 열전달에 대해 학습하고, 냉각 체계 적용을 위해 연료 기반의 재생 냉각 연구를 수행한다. 특히, 냉각에 이용하는 연료의 물성에 따라 열전달 특성이 달라지는 점에 집중하여 연료에 대한 초임계 물성 분석 및 이를 바탕으로 하는 냉각 성능 해석을 수행하고, 최적의 냉각 성능을 발휘하기 위한 방안에 대하여 연구한다.
유도탄 표면 열공력 해석 및 구조 열전달 해석 결과
유도탄 표면 열공력 해석 및 구조 열전달 해석 결과
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