علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

طراحی و شبیه‌سازی تک‎انژکتور کاپیلاری و صفحه انژکتور دایروی برای میکرورانشگر تک مؤلفه‌ای کم‎پیشران

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری،تهران، ایران
2 استادیار، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
چکیده
در این پژوهش ابتدا طراحی و شبیه‏سازی انژکتور کاپیلاری تک و سپس طراحی و شبیه‎سازی صفحه انژکتور دایروی سه سوراخه یک میکرورانشگر تک‎مؤلفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام گرفت. به منظور شبیه‏سازی انژکتور و صفحه انژکتور روش حجم سیال (VOF) بکار گرفته شد و آشفتگی جریان هم با استفاده از مدل k-ε شبیه‏سازی شد. با بررسی نتایج، مشخص گردید انژکتور و صفحه انژکتور طراحی شده توانایی تامین دبی جرمی مورد نظر میکرورانشگر را در اختلاف فشار معین طراحی دارند. از این رو ابعاد نهایی برای ساخت و استفاده در رانشگر تک مؤلفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انتخاب شدند. در نسخه قبلی این تراستر 10 نیوتنی، از انژکتور جریان پیچشی با پاشش چتری توخالی استفاده شده بود. اما در طرح جدید با انژکتور کاپیلاری به دلیل چتر کوچک و توپر انژکتور، طراح محفظه کاتالیستی قادر است تا ابعاد محفظه را به اندازه چشمگیری کاهش دهد که هم حجم کاتالیست مصرفی گران‎قیمت ایریدیوم کاهش می‏‎یابد و هم بالتبع ابعاد و وزن تراستر کاهش می‎یابد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Shankar V, Ram KA, Bhaskaran KA. Prediction of the concentration of hydrazine decomposition products along a granular catalytic bed. Acta Astronaut 1984;11:287–99. https://doi.org/ 10.1016/ 0094-5765(84)90038-9.
[2] Shankar V, Anantha Ram K, Bhaskaran KA. Experimental investigations of the 10 N catalytic hydrazine thruster. Acta Astronaut 1985;12:237–49. https://doi.org/10.1016/0094-5765(85)90038-4.
[3] Hinckel JN, Jorge JAR, Neto TGS, Zacharias MA, Palandi JAL. Low cost catalysts for hydrazine monopropellant thrusters. 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Jt Propuls Conf Exhib 2009. https://doi.org/10.2514/6.2009-5232.
[4] Nada TR, Hashem AA. Geometrical characterization and performance optimization of monopropellant thruster injector. Egypt J Remote Sens Sp Sci 2012;15:161–9. https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2012.09.001.
[5] Franken T, Valencia-Bel F, Jyoti BVS, Zandbergen B. Design of a 1-N monopropellant thruster for testing of new hydrogen peroxide decomposition technologies. Aerosp Eur Conf 2020; Fr 25-28 Febr 2020 2020.
[6] Hosseinalipour SM, Karimaei H, Movahednejad E, Ommi F. Application of maximum entropy principle for estimation of droplet-size distribution using internal flow analysis of a swirl injector. Int J Spray Combust Dyn 2016;8:205–16. https://doi.org/ 10.1177/1756827716654647.
[7] Hosseinalipour SM, Karimaei H. A new model based on coupling of MEP/CFD/ILIA for prediction of primary atomization. Can J Chem Eng 2016;94:792–802. https://doi.org/10.1002/cjce.22447.
[8]  H. Karimaei, "Design and Simulation of Fuel Injector of a 10N Monopropellant Hydrazine Thruster"Space Science and Technology, vol. 13, no. 3, pp.9-19, 2018 (in Persian).
[9] H. Karimaei, M. R. Salimi, H. Naseh, E. Jokari,Design of Physical Configuratin of 10N Monopropellant Hydrazine Thruster, Space Science and Technology, vol. 12. no. 1, pp. 13-22, 2019 (in Persian).
[10] F. Ommi, Principles of Engine Design and Advaces Space Propulsion, Publications of Tarbiat Modares University, Tehran: Iran, 2017 (in Persian).
[11] Ansys-Fluent Software Version 19, Fluent’s User’s Guide 2019.

  • تاریخ دریافت 24 آبان 1399
  • تاریخ بازنگری 09 شهریور 1400
  • تاریخ پذیرش 30 شهریور 1400
  • تاریخ اولین انتشار 30 شهریور 1400