Rheological Characteristics of Nitromethane Gel Fuel with Nano/Micro Size of SiO₂ Gellant

SiO₂계열 젤화제 입자크기에 따른 니트로메탄 젤 추진제의 유변학적 특성 연구

In this study, the rheological properties of nitromethane gel propellants on nano/micron sized gelling agent are investigated. Silicon dioxide is used as the gellant with 5 wt%, 6.5 wt% and 8 wt% concentration, respectively, where the measurements are conducted under steady-state shear flow conditions using a rotational rheometer. The nitromethane/silicon dioxide gel showed non-Newtonian flow behavior for the entire experimental shear rate ranges. The gel fuels with nano-sized gellant had a slightly higher viscosity than the gel fuels with micron-sized one for low shear rate range. Additionally, it was found that Herschel-Bulkley model can hardly describe the rheological behavior of nitromethane gel propellant, but the NM model(by Teipel and Forter-Barth) is better suited to explain the rheological behavior of nitromethane gel propellant.

본 연구에서는 이산화규소를 젤화제로 사용한 니트로메탄 젤 추진제의 유변학적 특성을 분석하였다. 니트로메탄 젤은 나노 또는 마이크로 입자 크기의 젤화제를 각각 5 wt%, 6.5 wt%, 8 wt% 함량으로 첨가하여 제작되였으며 점도 측정 실험은 회전형 점도계를 이용하여 측정을 수행하였다. 제작된 젤 추진제는 항복응력이 존재함을 확인하였고 측정 범위 전 구간에서 전단박화 거동을 보이며 나노 크기의 젤화제를 첨가한 젤 추진제의 경우 마이크로 크기 대비 낮은 전단속도(1 ~ 100 1/s) 영역에서 높은 점도를 보였다. 또한 니트로메탄 젤 추진제의 경우, Herschel-Bulkley 모델 보다는 Teipel과 Forter-Barth가 제시한 모델을 사용하는 것이 적합함을 확인하였다.