ارزیابی عددی بستر آزمون یک موتور انتقال مداری در شرایط اولیه خلاء

فولادی, نعمت اله; محمدی, علیرضا

doi:10.22034/jssta.2022.365155.1092

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی

² پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی

https://doi.org/10.22034/jssta.2022.365155.1092

چکیده

هدف از این تحقیق، ارزیابی بستر آزمون یک موتور انتقال مداری در حالت اولیه فشار پایین (خلاء نسبی) فضای داخلی موتور است. در تست‏های زمینی معمول موتور در محیط شبیه‏ساز ارتفاع بالا، فضای داخلی موتور در حالت اولیه فشار اتمسفر محلی قرار دارد. در حالی‌که، در زمان ماموریت مداری ممکن است شرایط اولیه خلاء در فضای داخلی موتور برقرار باشد. بنابراین، برای اطمینان از عملکرد مناسب بالستیک داخلی، لازم است که عملکرد موتور با پیش خلاء‏سازی فضای داخلی آن تست شود. برای این منظور، ابتدا با بررسی تئوری، مناسب بودن هندسه یک دیفیوزر خروجی گاز مافوق صوت برای این نوع تست مطرح شده، سپس، از شبیه‏سازی عددی جریان برای بررسی طرح استفاده شده است. شبیه‏سازی عددی غیردائم با اعمال پروفیل‏های فشار- زمان موتور به عنوان شرط مرزی ورودی انجام شده است. بررسی‏ها نشان می‏دهد که دو پدیده مافوق صوت شدن جریان در دیفیوزر در فشارهای موتور خیلی پایین و تخلیه جریان برگشتی به محفظه خلاء، مانع از تاثیرگذاری قابل توجه شرایط محیطی در جریان داخل نازل می‌شود، به طوری‌که از لحظه اولیه شروع به کار موتور تا راه‏اندازی پایدار دیفیوزر، جریان در نیمه اولیه نازل در حالت مافوق صوت قرار دارد. بنابراین، بالستیک داخلی موتور مستقل از شرایط محیط بیرون ارزیابی می‏شود

کلیدواژه‌ها

بالستیک داخلی# دیفیوزر استند خلاء# شبیه‌سازی عددی# جریان ناپایا

20.1001.1.27834557.1401.2.2.6.0

موضوعات

پیشرانش

مراجع

[1] N. Fouladi, “Numerical investigation of back flow arrester effect on altitude test simulator starting performance”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 17, pp 185-196, 2017 (in Persian).

[2] P. Ducasse, “Rocket altitude test facilities register”, AGARD-AG-297, ISBN 92-835-0404-6, pp 1-74, 1987.

[3] G. Saunders, “A3 subscale diffuser test article design”, In 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit (p. 5010), 2009.

[4] M. HatamiNasab, N. Fouladi, “The Statistical Analysis of Gas Ejectors in High Altitude Test Facilities for Space Motors”, Journal of Technology in Aerospace Engineering, Vol. 2, Issue 2, pp 25-34, 2018.

]5[ ن. فولادی و ع. محمدی، "طراحی اولیه و تحلیل عددی سکوی تست موتور سامان در ارزیابی عملکرد چاشنی در شرایط خلاء"، گزارش علمی و فنی STRI-SC9SDC11Y/01-R-04/111، پژوهشگاه فضای ایران، 1401.

[6] F.R. Menter, A. Matyushenko, R. Lechner, “Development of a Generalized K-w Two-Equation Turbulence Model” In New Results in Numerical and Experimental Fluid Mechanics XII; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2020.

[7] F.R., Menter, R. Lechner, A. Matyushenko, “Generalized k-w Two-Equation Turbulence Model in Ansys CFD (GEKO)”, Ansys Technical Report, 2020.

[8] N. Fouladi, S. Afkhami, and M. PasandidehFard, “Numerical simulation of flow separation in a thrust optimized parabolic nozzle”, Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, Vol. 54, No. 5, pp 1-12, 2022.

[9] H. W. Yeom, S. Yoon, H. G. Sung, “Flow Dynamics at the Minimum Starting Condition of a Supersonic Diffuser to Simulate a Rocket’s High Altitude Performance on the Ground”, Mechanical Science and Technology, Vol. 23, pp 254-261, 2009.

[10] N. Fouladi, A. Mohammadi, and H. Rezaei, “Numerical Investigation of Pre-evacuation Influences of Second Throat Exhaust Diffuser,” Fluid Mechanics and Aerodynamics, vol. 2, pp 55–69, 2017.

[11] N. Fouladi, M. Farahani, “Numerical investigation of second throat exhaust diffuser performance with thrust optimized parabolic nozzles”, Aerospace Science and Technology, Vol. 105, 106020, 2020.

[12] N. Fouladi, S. Afkhami, and M. PasandidehFard, “Experimental Study of Pre-evacuation Effect on Second throat Diffuser Starting Process”, Journal of Space Science, Technology & Applications, Vol. 1, No. 2, pp 167-179, 2022.

[13] W.L. Jones, Jr. H.G. Price, C.F. Lorenzo, “Experimental study of zero-flow ejectors using gaseous nitrogen”, NASA Technical Note D-230, 1960.

[14] R.C. German, R.C. Bauer, J.H. Panesci, “Methods for determining the performance of ejector-diffuser systems”, J. Spacecraft and. Rockets, Vol. 3, No. 2, pp 193–200, 1966.

علوم، فناوری و کاربردهای فضایی

ارزیابی عددی بستر آزمون یک موتور انتقال مداری در شرایط اولیه خلاء

مراجع

مراجع

دوره 2، شماره 2
اسفند 1401
صفحه 78-91

ارزیابی عددی بستر آزمون یک موتور انتقال مداری در شرایط اولیه خلاء

مراجع

مراجع

دوره 2، شماره 2اسفند 1401صفحه 78-91

دوره 2، شماره 2
اسفند 1401
صفحه 78-91