مدل‌سازی یک‌بعدی و بهینه‌سازی پرتابگرگازی دومرحله‌ای به روش پاسخ سطح

Abstract

پرتابگرهای گازی، بخش مهمی از دستگاه‌های آزمایش ضربه هستند که کاربردهای فراوانی در شناخت خواص مواد دارند. انجام برخی آزمایش‌ها نیاز به پرتاب در سرعت‌های بالا دارد که پرتابگرهای تک‌مرحله‌ای قادر به پرتاب در چنین محدود سرعتی نمی‌باشند، لذا از پرتابگر‌های دومرحله‌ای بدین منظور استفاده می‌گردد. پارامترهای متعددی عملکرد این گونه پرتابگرها را تحت تاثیر قرار می‌دهد. برای تنظیم بهینه این پارامترها، مدل‌سازی و بهینه‌سازی پرتابگر امری ضروری و غیر قابل اجتناب است. بدین منظور در این مقاله مدلی یک‌بعدی برای تعیین کارآیی پرتابگر و بهینه‌سازی آن پیشنهاد می‌گردد که در آن از اطلاعات تجربی نرخ سوختن جهت مدل‌سازی احتراق استفاده گردیده است. برای بررسی صحت مدل پیشنهادی و شبیه‌سازی پرتابگر، نتایج برای چندین حالت با نتایج تجربی مقایسه شده‌است که نشان می‌دهد مدل مورداستفاده از دقت کافی برخوردار است. نتایج حاصل از مدل‌سازی یکبعدی برای بهینه‌سازی عملکرد پرتابگر و تعیین مقادیر بهینه پارامترهای مختلف استفاده می‌گردد. علاوه بر این، مدل یکبعدی ارائه‌شده می‌تواند برای محاسبات طراحی اولیه پرتابگر و بررسی امکان‌پذیری ساخت و تخمین هزینه‌ها مورد استفاده قرار ‌گیرد. در این تحقیق از روش آماری پاسخ سطح برای یافتن مدل‌های چندجمله‌ای درجه دو برای پاسخ سرعت و فشار استفاده‌ شده است و سپس از این مدل‌ها جهت کمینه‌سازی فشار بیشینه وارد بر پرتابه در شرایط مختلف، از روش سیمپلکس استفاده‌ شده‌است. در نهایت جهت تسهیل استفاده از پرتابگر گازی دومرحله‌ای، منحنی و جدول عملکردی پرتابگر ارائه شده‌است که برای عملکرد بهینه پرتابگر می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.