액체로켓에서 다단 접선 유입구를 갖는 스월인젝터의 음향학적 감쇠기능

Abstract

액체로켓엔진에서 고주파 연소불안정을 제어하기 위하여 다단 접선 유입구를 갖는 스월 인젝터를 분석하였다. 음향흡수자로서 인젝터의 효과를 분석하기위하여 인젝터는 1/4 파장 공명기로 해석하였고, 상온에서 감쇠 효과의 적합성을 검증하였다. 이러한 인젝터는 모델 챔버의 고유주파수에 동조시킬 수 있는 고유주파수를 갖게 된다. 다단의 접선 유입구를 갖는 인젝터가 단일 유입구를 갖는 인젝터 보다 인젝터 내부의 air core가 안정되었다. 또한, 다단 접선 유입구를 갖는 인젝터를 사용하였을 때 불안정 모드에 동조되는 인젝터 길이가 계산된 길이와 잘 일치하였다. 이러한 실험 결과로부터 인젝터 내부의 air core가 안정되게 유지된다면, 동조된 스월 인젝터는 모델 챔버의 불안정 모드를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 감쇠율을 증가시킬 수 있음을 확인하였다. Swirl injector with multi-stage tangential entry was analyzed to suppress high-frequency combustion instability in Liquid Rocket Engines. In order to analyze the effect of swirl injector as an acoustic absorber, swirl injector was regarded as a quarter-wave resonator and it's damping capacity is verified in atmospheric temperature. It has a finite mode of vibration and natural frequencies which can be tuned to the natural frequencies of a model combustion chamber. The interior air core shape of injector is more stable in the case of using the swirl injector with multi-stage entry than with single-stage entry. Also, when the swirl injector with multi-stage entry is used, tuned-injector length for unstable mode is well agreed with the calculated length. From the experimental data, it is proved that if the interior air core shape of swirl injector is stable, the fine tuned swirl injector can decrease the unstable mode of model chamber effectively and increase the damping rate.