شبیه سازی عددی یک بعدی عملکرد رانشگر پالس پلاسمایی با پیشران جامد
نویسندگان
1 کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا گرایش جلوبرندگی، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران
2 دانشیار ، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی، تهران، ایران
doi
10.22044/jsfm.2017.970چکیده
رانشگر پالس پلاسمایی، اولین رانشگر مورد استفاده در ماموریتهای فضایی بوده است. در این سیستمها به دلیل تخلیه خازن الکتریکی و عبور جریان قوی بین آند وکاتد، سوخت تجزیه شده و سپس با استفاده از میدان مغناطیسی القایی و اعمال نیروی لورنتس به ذرات پلاسما تبدیل و با شتابگیری آنها نیروی رانش تولید میکند. در این پژوهش به شبیهسازی یک بعدی یک رانشگر پالس پلاسمایی پرداخته شده است. روش عددی بهکار رفته بر مبنای روش عددی اینفلت، هارتن، لکس، ون لیر (HLLE) میباشد. از اثرات هال، فرایند یونیزاسیون، انتقال حرارت و لزجت صرف-نظر شده است. رسانندگی الکتریکی محیط و ضریب گذردهی خلاء ثابت فرض شده است. به منظور صحت به کارگیری روش عددی مورد استفاده در این پژوهش، مسئلهی ریمان مغناطیسی یک بعدی با عنوان مسئله لوله ضربه جهت صحهگذاری حل معادلات دینامیک سیالات مغناطیسی استفاده میگردد. معادلات حاکم برای یک شتابدهنده مغناطیسی نمونه حل شده است. نتایج حل ارائه شده شامل توزیع چگالی، توزیع سرعت، توزیع فشار و توزیع میدان مغناطیسی در طول شتابدهنده میباشد که مقایسه آن با نتایج عددی مشابه، نتایج رضایت بخشی را نشان میدهد. رانشگر پالس پلاسمایی، مورد تحلیل عددی واقع شده است. نتایج مربوط به منحنیهای چگالی، فشار، میدان مغناطیسی و سرعت با رفتار فیزیکی مورد انتظار مقایسه شده و رضایت بخش میباشد. همچنین نمودار توزیع دمای تفلون پس از رسیدن به دمای تصعید، با اعمال انرژی حرارتی از ناحیه پلاسما، با نتایج مرجع همخوانی مناسبی دارد.
