تحلیل عددی و تجربی فناشوندگی در نازلهای گرافیتی موتورهای سوخت جامد
نویسندگان
1 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک / پژوهشگاه مواد و انرژی
3 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)
4 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی مکانیک، پژوهشگاه مواد و انرژی
doi
چکیده
سپرهای حرارتی نقش مهمی در موتورهای سوخت جامد ایفا میکنند. کاربرد زیاد سپرهای حرارتی در گلوگاه این موتورها، بهدلیل تأثیر خوردگی این ناحیه بر فشار محفظة احتراق و نهایتاً بازده حرارتی موتور، موجب اهمیت مطالعه سپرهای حرارتی شده است. پیشبینی صحیح مقدار پسروی سطح گلوگاه، منجر به طراحی بهینة موتور، بهویژه در موتورهایی با زمان سوزش بالا میشود. در این پژوهش، خوردگی نازل گرافیتی در موتورهای سوخت جامد برای یک سوخت مرکب با ترکیب خاص مورد بررسی قرار گرفته است. مدل عددی استفادهشده شامل حل معادلات ناویر استوکس جریان سیال، معادلات ترمودینامیکی داخل موتور، معادلات ترموشیمی و هدایت حرارتی سطح نازل است. جهت اعتبارسنجی نتایج مدل عددی، یک موتور سوخت جامد کامل از نوع کارتریجی با نازل گرافیتی و سوخت با پایه پلی استری آزمایش و توسط دستگاه اسکنر سهبعدی مقدار خوردگی سطح داخلی نازل اندازهگیری شده است. مقایسة نتایج بیانگر مطابقت خوب خروجی مدل عددی با دادههای تجربی (با اختلاف در حدود 4 درصد) در گلوگاه و حوالی آن است. نتایج تجربی نشان میدهد که مقدار فناشوندگی در ناحیة ورودی گلوگاه بیشترین مقدار را دارد و در ناحیة واگرایی نازل، تقریباً ثابت و برای موتور تستشده حدود 0/2 میلیمتر است. این نتایج بهدلیل تأثیر قابل توجه خوردگی و تغییر هندسة گلوگاه نازل بر بازده حرارتی موتور، حائز اهمیت است و میتواند در تحلیل و طراحی موتورهای سوخت جامد استفاده شود.
