직선형 냉각채널에서의 압력손실에 대한 실험적 연구

Abstract

액체로켓엔진에서의 재생냉각 채널은 높은 온도의 연소가스로부터 연소실 내벽을 효율적으로 냉각하기 위해 사용되며, 냉각채널 설계를 위해서는 열전달 특성과 압력손실 특성을 미리 예측하여야 한다. 본 연구에서는 서로 다른 형상을 갖는 5개의 냉각채널을 설계하고, 커터와 엔드밀로 채널을 제작하였다. 채널을 흐르는 유속과 후단 압력조건을 달리하여 가공방법, 채널 형상, 유동조건에 따른 압력손실을 실험적으로 측정하여 해석결과와 비교를 수행하였다. 동일 형상 및 유동조건에서 커터로 가공된 채널이 엔드밀로 가공된 채널보다 압력손실이 적었다. 또한 채널 형상, 유동조건에 따라 실험결과와 해석결과의 압력손실 비가 달라짐을 확인할 수 있었다. A regeneratively-cooled channel in a liquid rocket engine is used to effectively cool a combustion chamber inner wall from hot combustion gas, and the heat transfer/pressure loss characteristics should be predicted in advance to design cooling channels. In the present research, five cooling channels with different geometric dimensions were designed and the channels were respectively manufactured using cutter and endmill. By changing coolant velocity and downstream pressure, the effects of manufacturing method, channel shape, and flow condition on pressure losses were experimentally investigated and the results were compared with the analytical results. At same channel shape and flow condition, the pressure loss in the channel machined by the cutter was lower than that by the endmill. It was also found that the pressure loss ratio between the experimental result and the analytical data changed with the channel shape and flow condition.