شبیه سازی عددی نازل همگرا - واگرا فراصوت

نازلهای واگرا معمولا برای تبدیل فشار به سرعت مافوق صوت استفاده می شوند؛ معمولا در بسیاری از موشک های استراتژیک و پروژه های فضایی مانند شاتل، از این نوع نازل استفاده می گردد. از این رو پیشنهاد روشی مناسب و کارآمد برای طراحی این نوع نازل ها ضروری می نماید. در این پژوهش به طراحی نازل همگرا-واگرا پرداخته و تاثیر پارامترهایهندسی و نیز ترمودینامیکی در آنها بررسی شده است. نازل همگرا-واگرا مخروطی و نیز سهموی با زوایای طراحی 5 ، 10 و 15 درجه درنظر گرفته است. در خصوص انبساط گازهای پرفشار محفظه احتراق، شرایط زیر انبساط، انبساط کامل و فراانبساطی با کاهش و نیز افزایش 20 درصدی سطح مقطع لحاظ و بررسی شده است. پارامتر اصلی ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته نسبت پس فشار نازل است که در واقع نسبت فشار سکون به فشار تخلیه نازل در نسبت های 20 ، 100 و 500 تحلیل و مقایسه شده است. پارامترهای مساحت خروجی، وزن نازل، دمای خروجی و پیشرانش در شرایط انبساط و فشارهای مختلف در چهار نازل مخروطی و سهموی با زوایای 5 ، 10 و 15 درجه مقایسه شده است. در نتیجه اینتحقیقات، یک مدل برای روند انتخاب نسبت فشار بهینه برای بیشینه نسبت پیشرانش به وزن ارائه شده است و مقایسه عددی نازل های زنگوله ای و مخروطی انجام شده است. طبق ارزیابی انجام شده، مشاهده می شود که نازل سهموی 15 درجه از لحاظ نسبت پیشرانش به وزن از نازل مخروطی مناسب تر است. بعلاوه هرچه طول نازل بیشتر باشد عملکرد نازلمخروطی بهتر از نازل های سهموی است

کلیدواژه ها:

نازل همگرا-واگرا ، انبساط کامل ، نازل مخروطی ، نازل زنگوله ای ، فشار نازل