본 연구는 수치 시뮬레이션을 사용하여 액체-중심 스월(swirling) 동축 인젝터에서 4 mm의 리세스 길이를 갖는 조건에서, 액체 유량 조건을 달리하면서 자가-맥동(self-pulsation) 현상을 조사하였다. 시뮬레이션은 분무 패턴, 압력 진동, 지배 주파수 특성의 분석에 초점을 맞추었으며, 그 결과는 선행 실험 데이터와 비교되었다. 액체 유량이 기준값의 60%, 90%, 100%일 때 관찰된 자가-맥동은 분무 패턴에 뚜렷한 주기적 진동을 유발하였고, 크리스마스 트리와 유사한 “neck” 및 “shoulder” 붕괴 구조를 형성하였다. 가스-액체 계면에서는 켈빈-헬름홀츠(Kelvin-Helmholtz) 및 레일리-테일러(Rayleigh-Taylor) 불안정성에 의해 유도된 표면 파동이 확인되었으며, 이는 분무화(atomization)를 향상시키고 분무 붕괴 길이를 감소시키는 데 기여하였다. 압력 진동에 대한 FFT 분석은 시뮬레이션과 실험 데이터 간의 경향 일치를 보여주었으나, 시뮬레이션에서는 매니폴드(manifold) 공간이 부재하여 진동이 제한되고 지배 주파수가 약간 상승하는 등의 요인으로 지배 주파수 크기에서 변이가 발생하였다. 영역별 분석 결과, 리세스 구간에서의 고속 가스와 액체 박막 간 상호작용이 자가-맥동을 유발하며, 가스 환상 통로(gas annular passage), 접선 구멍(tangential hole), 가스 코어(gas core)를 포함한 인젝터 내부 전 구역에서 압력 진동이 증폭된다는 사실이 밝혀졌다. 이러한 결과는 스월 동축 인젝터의 내부 유동 역학에 대한 이해를 제공하고, 액체 로켓 엔진에서의 불안정성을 제어하기 위한 설계 최적화에 기여할 것이다.

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