بررسی اثر نسبت انبساط و راندمان توربین بر رژیم پایای یک موتور سوخت مایع سیکل بسته با بهرهگیری از مدل شبیهساز استاتیکی

به نسبت انبساط و راندمان توربین به عنوان مهمترین مشخصههای موثربر بالانس استاتیکی موتور شناخته میشوند، به گونهای که انحراف جزیی این پارامترها از مقدار نامی، به شدت بر مشخصههای سیستمی موتور اثرگذار است. هدف اصلی این مقاله، مطالعه اثر مشخصههای توربینعکسالعملی بر رژیم پایای یک موتور سوخت مایع سیکل بسته است. نقطه کلیدی این طرح، شبیهسازی ریاضی رژیم پایای موتور و بکارگیری این مدل در تحلیل حساسیت موتور نسبت به مشخصههای توربین است. برای این منظور، ابتدا مدل چیدمانی المانهای مختلف موتور ستخراج و باتوجه به الزامات طراحی، شرایط مرزی شبیهسازی تعیین میشود. شرایط مرزی مساله شامل نوع سوخت و اکسید کننده، فشار مخازن، راندمان پمپها، مشخصات استارتر و نسبت انبساط توربین است. ضریب افت فشار در مسیرهای انتقال سوخت و اکسید کننده موتور، ونتوریها و شیرهایکنترل گسسته (شیرهای شروع و یا قطع) ثابت است و از نتایج تستهای سرد هیدرولیک محاسبه شده است. البته این ضریب برای شیرهای کنترل پیوسته متغیر است (رگولاتور و استابیلایزر) و با شرایط بالانس موتور تعیین میشود. فشار خروجی پمپها از معادلات آوسیانیکف بدست آمده است. پارامترهای احتراقی از نرمافزارRPAمحاسبه شده و برای شبیهسازی احتراق در مول د گا ز و محفظ ه احتراق استفاد ه میشوند. در نهایت، با استفاده از روش حل همزمان دستگاه معادلات غیر خطی مجموعه معادلات حاکم بر موتور در محیط نرمافزار متلب حل میشوند.نتایج این شبیهسازی به وسیله دادههای آزمایشگاهی موتور اعتبارسنجی شده است. در گام نهایی به کمک مدل ارایه شده، اثر دگرگونی مشخصههای توربین عکسالعملی بر رژیم پایای موتور شبیهسازی شده است.