스월 인젝터의 동특성에 대한 수치해석 연구

Abstract

스월 인젝터의 비선형 동적특성을 모사할 수 있는 수치해석 모델을 개발하여 인젝터내의 정적/동적 특성을 분석하였다. Boundary Element Methods (BEMs)을 적용한 수치모델은 유체 경계면 산출에 매우 유리한 장점이 있어 표면의 불안정성 해석에 유용하게 적용되어 왔다. 이전의 연구 결과에서는 스월효과를 고려할 수 있도록 확장된 수치모델을 이용하여 인젝터의 형상을 고려한 정적특성을 보여주었다. 본 논문에서는 유입 흐름에 교란이 발생했을 때 인젝터의 각 구성요소에서의 동적응답을 분석하였고, 이론적 결과와 비교하여 수치모델에 대한 타당성을 검증하였다. 본 수치해석 결과는 입력류에서의 교란이 각 인젝터 구성품을 지나면서 감쇠/증폭되고 위상차를 만들게 되는 과정을 잘 모사하고 있다. 개발된 수치모델은 인젝터의 다양한 설계변수들이 유동특성에 미치는 효과 분석과 이론적 모델로는 예측이 어려운 비선형 영역에서의 동적 응답특성 분석에 유용하게 적용될 수 있을 것이다. A fully nonlinear model accounting for swirling effect has been applied in analyzing the dynamic response for a classical swirl injector. The current work applied highly accurate Boundary Element Methods (BEMs) in assessing its static and dynamic characteristics. On the basis of moving surface treatment method and surface instability study, which are obtained from the previous static characteristics analysis in pressure-swirl injectors, this work was expanded for analyzing the dynamics of a classical swirl injector. The dynamic response through injector components for disturbed inflow condition was investigated. The modified code was validated from comparison with the theoretical result for a typical swirl injector. Clearly the simulated result shows the interesting characteristics of swirl injectors to provide either amplification or damping of the input disturbance through each component. These results give promise in applying the current model to nonlinear dynamic characteristics of swirl injectors.