핀틀 형상이 노즐 성능에 미치는 영향에 관한 연구

Abstract

고체 추진기관은 고정된 추진제 그레인 형상과 노즐목 때문에 정해진 단순 추력을 가지게 된다. 핀틀 노즐은 기존의 고체 추진기관의 장점을 가지면서도 추력 조절이 불가능한 단점을 보완하기 위해 제안된 방법이다. 본 연구에서는 핀틀 형상이 노즐 성능에 미치는 영향을 실험과 수치해석 방법으로 평가하였다. 핀틀 형상은 단순성의 원리에 근거하여 변경하였으며 각각의 형상에 대한 내부 유동장은 난류모델을 적용하여 Fluent로 해석하였다. 본 연구로부터 핀틀 형상이 노즐내의 충격파 구조 및 유동박리 영향을 주어 노즐 추력 및 핀틀 하중에 영향을 미침과 최적의 노즐 성능을 발휘할 수 있는 핀틀 형상이 존재함을 확인하였다. Typical solid rocket motors have a fixed propellant grain shape and nozzle throat size resulting in a fixed motor thrust. Pintle nozzle has been suggested as a means of providing variable thrust while maintaining the inherent advantage of solid rocket motors. In this study, the pintle shape effect on nozzle performance is investigated using experimental-aided Computational Fluid Dynamics(CFD). The pintle shape is modified by a principle of monotony. CFD analysis is performed using Fluent by applying the turbulent model. This analysis indicates that nozzle thrust and pintle load are influenced by change of nozzle shock pattern and flow separation due to pintle shape and there exists a high-performing pintle shape.