شبیه سازی عددی دو بعدی پیرولیز و فرسایش در نازل همگرا-واگرای راکت سوخت جامد

این مقاله شامل گسسته ­سازی معادلات و تهیه یک برنامه کامپیوتری برای آنالیز جریان گاز در محفظه و نازل همگرا-واگرا با دیواره عایق فناشونده می­ باشد. شرایط مرزی فرض شده در نازل کاملا مشابه یک نازل واقعی می­باشد. به این منظور ابتدا با روابط ریاضی مربوطه پروفیل نازل مخروطی و رائو طراحی شده است و برای حل جریان در نازل همگرا-واگرا از روش صریح مک­ کورمک استفاده شده است. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در بدنه و عایق مورد نظر در نظر گرفته شده است. برای حل این معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمنی برای وابستگی زمانی استفاده شده است. همچنین معادله تجزیه که به فرم آرنیوس نوشته شده با استفاده از رانگ-کوتای مرتبه ۴ حل شده و چگالی و شار جرمی گاز تولیدی در هر گام زمانی بدست آمده است. سپس در ادامه به بررسی فناشوندگی در یک نازل همگرا-واگرای مخروطی در دو حالت متفاوت با و بدون فناشودگی زغال پرداخته شده و نتایج با همدیگر مقایسه شده و برای حل مش غیر­متعامد در  نازل همگرا-واگرا از روش Over-Relaxed استفاده شده است. در نهایت با در نظر گرفتن پروفیل نازل رائو برای یک موتور واقعی توزیع دما و چگالی بدست آمده است. نتایج شبیه­ سازی مورد نظر با تست تجربی انجام شده مقایسه شده است. که نتایج حاصله نشان از دقت قابل قبول کد نوشته شده در عایق کربن اپوکسی می­باشد.  

کلیدواژه ها:

فناشوندگی ، عایق ، حجم محدود ، نازل همگرا-واگرا ، انتقال حرارت ، شبکه غیرمتعامد ، روش Over-Relaxed