استفاده از یک حلگر دی اس ام سی به منظور بررسی اثرات صفحات/دیواره های پیش گرم در میکروتراستر

در پژوهش حاضر یک حلگر دی اس ام سی مورد استفاده قرار می گیرد تا اثرات افزایش دمای دیواره ها و جایگذاری صفحات پیش گرم را بر پارامترهای عملکردی سیستم‎ های میکروپیشرانش مورد بررسی قرار دهد. حلگر با استفاده از عدد نادسن موضعی که بر مبنای گرادیان تغییرات خواص سیال است، رژیم جریان پیوسته و رقیق را مجزا می نماید. شرایط مرزی ورودی و خروجی بر اساس روش مشخصه ها تعیین می شود. به منظور تضمین دقت شبیه سازی ، ابعاد سلول ها، تعداد ذرات در هر سلول و مطالعه شبکه انجام می گیرد. سه سیستم میکروپیشرانش مورد بررسی قرار می گیرد. در هر سه نوع، سیستم، شامل یک کانال و یک نازل همگرا-واگرا است. سیستم اول یک میکروپیشرانش گاز سرد، سیستم دوم یک میکروپیشرانش با دیواره های کانال پیش گرم و سیستم سوم یک میکروپیشرانش حاوی صفحات پیش گرم در داخل کانال است. سیستم اول به عنوان حالت مرجع درنظر گرفته می شود و دوسیستم دیگر با آن مقایسه می شوند. در میکروتراستر دوم، افزایش دمای دیواره ها باعث افزایش سرعت جریان خروجی و ضربه مخصوص می شود. در سیستم سوم صفحات پیش گرم منجر به افزایش دمای جریان پایین دست شده و ضربه مخصوص نیز افزایش می یابد. مقدار تراست برای سیستم سوم به دلیل کاهش قابل ملاحظه دبی جرمی کاهش می یابد در حالیکه دبی جرمی میکروپیشرانش نوع دوم نسبت به نوع سوم کمتر کاهش پیدا می کند و تراست آن در مقایسه با سیستم اول و سوم افزایش می یابد. بنابراین میکروپیشرانش دوم پارامترهای عملکردی بالاتری نسبت به بقیه دارد. همچنین مشاهده می شود که افزایش دمای دیواره ها در تراستر نوع دوم باعث کاهش حساسیت نیروی پیشران و ضربه مخصوص به افزایش دما می شود.

کلیدواژه ها:

DSMC Solver ، Wall Heating and Heater Plates ، Local Knudsen Number ، Microthruster Thrust and Specific Impulse ، Sensitivity analysis ، حلگر دی اس ام سی ، افزایش دمای دیواره ها و صفحات پیش گرم ، عدد نادسن موضعی ، تراست و ضربه مخصوص میکروتراستر ، حساسیت سنجی