بهينه¬سازي و شبيه¬سازي طراحي پروفيل هندسي نازل طول كوتاه با استفاده از تئوري¬هاي مختلف

Optimization and simulation of geometric profile design of minimum length nozzles using various theories

يكي از بخش¬هاي اصلي در طراحي وسايل هوافضايي، طراحي موتور آن¬ها مي¬باشد، و بخش مهم هر موتور، محفظه احتراق و نازل آن مي¬باشد. اصولا طراحي موتور نيازمند يك ديدگاه سيستمي بوده، زيرا عوامل متفاوتي در طراحي آن دخيل هستند. تحليل طراحي نازل راكت نقش مهمي در طراحي موتور دارد. هدف از اين پژوهش، بررسي، ارزيابي و تحليل انواع تئوري¬هاي طراحي نازل (رائو، مخروطي و روش مشخصه¬ها) مي¬باشد و سعي شده كه با در نظر گرفتن بهينه سازي طراحي، يك مدل تحليلي مناسب براي طراحي هندسي كانتور نازل طول كوتاه راكت¬هاي سوخت جامد ارائه نماييم. پژوهش حاضر در ابتدا با استفاده از مطالعه¬ي پژوهش¬هاي پيشين به بررسي تاريخچه طراحي نازل مي-پردازد. سپس با بكارگيري روابط¬هاي ترموديناميكي و معادلات نازل شبه يك¬بعدي با استفاده از تئوري¬هاي رائو ، نازل مخروطي و روش مشخصه¬ها به طراحي و بهينه سازي نازل موتور راكت سوخت جامد مي¬پردازيم. در نهايت نتايج به دست آمده توسط تئوري¬هاي مختلف با¬يكديگر مقايسه و روش مناسب براي طراحي نازل راكت سوخت جامد معرفي مي¬گردد.

One of the main components in the design of aerospace devices is the engine design, and an important part of each engine, combustion chamber and nozzle. Basically, engine design requires a systemic view because it involves different design factors. The design of the rocket nozzle plays an important role in engine design. The purpose of this research is to examine, evaluate and analyze various nozzle design theories (Rao, cone and feature method). We have tried to provide an analytical model for designing a nozzle for short solid rocket propulsion with a view to optimizing the design. The present study first explores the history of design using a previous research study. Then, by applying thermodynamic relations and quasiparticle equations, we use the Rao theories, cone nozzles and method of characteristics to design and optimize the solid fuel rocket motor nozzle. Finally, the results are compared with other theories and a suitable method for designing solid fuel rocket nozzles.