ارایه روشی جهت طراحی ضخامت جداره موتور موشک مبتنی بر حل تحلیلی خنک کاری چاه حرارتی

در مقاله حاضر، به بررسی و تحلیل روش خنککاری چاه حرارتی درموتورهای موشک فاقد سیستم خنککاری مجزا پرداخته میشود و بر این اساس، الگوریتم طراحی برای این روش خنککاری ارایه میگردد. ابتدا، شبیهسازی خنککاری چاه حرارتی با استفاده از برنامه متلب، به کمک حلمعادله انتقال حرارت هدایت گذرا در مختصات استوانهای، با شرط مرزی آدیاباتیک روی دیواره خارجی و انتقال حرارت جابهجایی در دیواره داخلی محفظه احتراق برای اولین بار انجام میشود. این معادله به کمک روش جدایی متغیرها حل میگردد. به منظور صحتسنجی الگوی ارایه شده، ازتوزیع دما روی دیواره داخلی یک محفظه تراست در موتور سوخت مایع واقعی استفاده میشود. حداقل مقدار خطای محاسبه شده با استفاده از این روش حل، در قسمت گلوگاه، برابر 0/7درصد و در قسمت محفظه احتراق، 1/9درصد است. حداکثر مقدار آن نیز برابر2/5درصد است که مقادیرمطلوبی میباشد. در نهایت نتیجه گرفته میشود که استفاده از روش متداول فرض دیواره نیمه بینهایت در مختصات کارتزین، به منظور شبیهسازی انتقال حرارت در دیواره محفظه، منجر به طراحی دیواره با ضخامت بالا و مدت زمان کارکرد کوتاه موتور میشود؛ در حالیکه بهرهگیری از روش ارایهشده در این مقاله، منجر به افزایش زمان کارکرد موتور به ازای ضخامت یکسان دیواره و یا کاهش ضخامت دیواره به ازای زمان کارکرد یکسان میشود. در نهایت، از این روش طراحی میتوان به عنوان ابزار طراحی دیواره محفظه احتراق در موتورهای فاقد سیستم خنککاری مجزا استفاده نمود.