شبیه سازی عددی دو بعدی عایق های حرارتی فناشونده در محفظه احتراق راکت سوخت جامد

در این مقاله، به بررسی انتقال حرارت و فناشوندگی عایق­ های حرارتی در بدنه­ راکت موتور­های سوخت جامد پرداخته شده است. بنابراین با گردآوری و حل معادلات مربوط به عایق­ های فناشونده، یک برنامه کامپیوتری با استفاده از نرم افزار متلب تهیه شده که قادر است تحت شرایط عملیاتی مختلف، پاسخ­دهی حرارتی عایق­ ها را پیش­ بینی کرده و عملکرد این عایق­ها را با همدیگر مقایسه کند. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در یک جسم جامد در نظر گرفته شده است. برای حل این معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمنی برای وابستگی زمانی استفاده شده است. معادله تجزیه که به فرم آرنیوس نوشته شده با استفاده از روش رانگ-کوتا حل شده و چگالی و شار جرمی گاز تولیدی در هر گام زمانی بدست آمده است. همچنین مدلی برای لحاظ نرخ پسروی ارائه شده است. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که افزایش کارایی عایق­های حرارتی به واسطه افزایش ضخامت لایه ­ها، گرمای تجزیه و فناشوندگی، شدت واکنش و نیز کاهش ضریب نفوذ گرمایی، چگالی زغال و دمای فناشوندگی حاصل می­شود و بر این اساس یک عایق ایده­ آل نیز معرفی شده است. اعتبار­سنجی مدل با نتایج تجربی رایز در عایق سیلیکافنولیک مقایسه شده، همچنین نتایج تست تجربی انجام شده با در نظر گرفتن عایق کربن ­اپوکسی نشان از انطباق خوب نتایج حاصل از شبیه­ سازی با مشاهدات تجربی می­ باشد.

کلیدواژه ها:

فناشوندگی ، عایق ، حجم محدود ، دو بعدی ، انتقال حرارت ، معادله تجزیه