طراحی و تحلیل انژکتور سوختپاش فشاری-چرخان با اسپری توپر برای رانشگر کاتالیستی

رانشگرهای تک مولفه ای سیستم کنترل وضعیت، یک نیاز برای توسعه و کاربردی سازی ماهواره ها و کپسولهای فضایی می باشند که از فناوری بالا و گران قیمتی نیز برخوردارند. در این مقاله، طراحی و محاسبات یک انژکتور فشاری-چرخان با اسپری مخروطی توپر به عنوان انژکتور سوخت یک رانشگر تک‎مولفه‎ای کم پیشران، ارائه شده است. برای این انژکتور، شبیه‎سازی جریان داخلی به منظور پیش بینی مشخصه های جریان خروجی آن انجام گرفته است. این مشخصه ها شامل زاویه مخروط پاشش، توزیع سرعت خروجی، دبی جرمی، الگوی پاشش و غیره است. بدین منظور از روش حجم سیال VOF استفاده شده و آشفتگی جریان نیز با استفاده از مدل k- شبیه سازی شده است. نتایج این بررسی ها در مقاله به تفصیل ارائه و بحث شده است. این نوع انژکتور در واقع ترکیبی از انژکتور جریان مستقیم و انژکتور گریز از مرکز می‎باشد. جریان مستقیم در مرکز انژکتور و جریان چرخشی در کنار دیواره انژکتور جریان دارد. هر دو رژیم جریان در محفظه چرخش با یکدیگر ترکیب شده و چتر پاشش به صورت مخروط توپر در نازل تخلیه انژکتور تشکیل می‎گردد. اگر نسبت دهانه‎های خروجی به درستی انتخاب شود، توزیع شعاعی و محیطی جت مایع یکنواخت می‎شود. این انژکتور برای سامانه‎های کم‎پیشران نسبت به نوع کاپیلاری (جریان مستقیم) و نوع جریان چرخشی ارجحیت دارد. زیرا هم چتر پاشش بزرگتری نسبت به نوع جریان مستقیم دارد که پوشش‎دهی کاتالیست را بهتر می‎کند و در عین حال چتر پاششی که ایجاد میکند به بزرگی حالت انژکتور جریان پیچشی نیست که ابعاد شعاعی محفظه را بزرگ کند و نیز توپر است که پوشش‎دهی بهتر کاتالیست را تامین می‎کند.

کلیدواژه ها:

Fluid layer ، Monopropellant thruster ، Spray cone ، Injector internal geometry ، Pressure-Swirl Injector