رابطه ضربه ویژه بر حسب تغییرات پس فشار و الگوریتم محاسبه نسبت انبساط بهینه نازل مخروطی

Abstract

وظیفه اصلی نازل همگرا- واگرا تبدیل انرژی تولیدشده در محفظه به انرژی جنبشی جهت ایجاد نیروی پیشران است. پارامترهای مختلفی بر روی عملکرد این جز از موتور تأثیرگذار است که به عنوان یکی از مهم‌ترین این پارامترها، می‌توان به اثرات فشار محیط یا به اصطلاح پس فشار اشاره داشت. اصولاً طراحی نازل‌ها برای یک پس فشار خاص صورت می‌گیرد و در زمان صعود به ارتفاعات بالا پس فشار به شدت تغییر می‌یابد که عملکرد نازل را در شرایط غیر بهینه قرار می‌دهد. در پژوهش حاضر با استفاده از ابزار عددی، اثرات تغییر پس فشار بر روی عملکرد نازل‌های همگرا- واگرای سه موتور سوخت جامد استار-27، اورباس-1 و مینتمن مورد بررسی قرار گرفته است. ابزار عددی مورد استفاده در این شبیه‌سازی نرم‌افزار فلوئنت است که در این نرم‌افزار جهت شبیه‌سازی آشفتگی از مدل آشفتگی کی- اپسیلون استفاده شده است. با توجه به نوع پیشران، فشار و دمای محفظه احتراق برای هر موتور با استفاده از نرم‌افزار سی‌ای‌اِی (CEA)، گونه‌های ورودی به نازل همگرا- واگرا محاسبه شده است. نتایج عددی به دست آمده از شبیه‌سازی‌های عددی دارای تطابق خوبی با داده‌های تجربی است. از نتایج مهم این پژوهش می‌توان به رابطه به دست آمده برای ضربه ویژه بر حسب تغییر ارتفاع و الگوریتم محاسبه نسبت انبساط بهینه برای هر موتور بر اساس رابطه مذکور برای مأموریت مشخص، اشاره کرد.