본 논문에서는 자유류 형태의 로켓 연소 후류의 유동 특성과 후류 중심부에 직접 분사되는 냉각수에 의한 영향을 전산유체해석을 통해 알아보았다. 먼저 화염유도로의 구조 및 사용되는 냉각수 분사 시스템은 KSLV-1 발사대에 적용된 시스템을 사용하였다. 유동 해석을 통하여 연소 후류 중심부에 직접 분사된 냉각수는 연소 후류와의 혼합 및 증발 과정을 거쳐 후류의 전 온도를 절반 이하로 낮추는 효과가 있음을 확인하였다. 하지만 해석 결과를 통해 냉각수 분사 효과가 온도에 영향을 주는 영역이 반경방향으로 한정됨을 또한 확인할 수 있었는데, 이는 후류와 냉각수간의 운동에너지 차이로 인한 침투 깊이의 제한에 기인함을 알 수 있었다.
In this paper, the flow characteristics of rocket exhaust plume as a free-stream and the influence of direct core injection of cooling water is investigated through computational fluid analysis. First of all, configurations of the KSLV-1 flame deflector and cooling water spray system are introduced. As a result of analysis, direct core injection of cooling water can reduce total temperature of plume under half because of mixing and evaporation of water and plume. Also the analysis can show the cooling effect has limits in radial direction. It is because penetration depth limit of water due to the kinetic energy difference between sprayed water and plume.