شبيه¬سازي عددي پسروي گرين¬هاي سه بعدي موتور راكت پيشرانه جامد با الگوريتم شبه سه بعدي

Numerical simulation of grain burnback and performance of solid rocket motors by Quasi-3D method

در اين تحقيق، پس¬روي سطح انواع گرين¬هاي سه بعدي موتورهاي سوخت جامد با استفاده از تئوري مرز¬هاي متحرك لول ¬ست و بهره گيري از روش مقاطع و الگوريتم ¬شبه سه¬بعدي شبيه سازي شده تا ضمن رسيدن به دقت بالا در شبيه سازي از زمان تحليل پس¬روي گرين¬ نيز بطور محسوسي كاسته شود. با اين روش گرين¬هاي سه بعدي به تعداد زيادي از سطح مقطع¬هاي دو بعدي تبديل شده و سپس با تئوري لول ¬ست پس¬روي گرين مذكور در دو بعد مورد بررسي قرار گرفت. درنهايت با استفاده از روش درون¬يابي، سطح سوزش گرين¬هاي سه بعدي حاصل شد. اين روش ازنظر نحوه پياده¬سازي و ميزان دقت با روش¬هاي تحليلي و آزمايشگاهي مقايسه شده است كه بيانگر دقت بالاي روش استفاده شده در تحليل پسروي گرين هاي سه بعدي است.

This project presents the development of a numerical code aimed to perform the grain burnback analysis and predict the performance of a solid rocket motor. The Level Set Method (LSM) has been applied to calculate the grain burnback evolution of 2D and 3D grain configurations introduced by the user as an input. In addition, in order to implement the 3D grain burnback analysis, an innovative approach called Quasi-3D has been implemented towards reducing the computational time. The Quasi-3D approach consists of modeling the 3D grain surface through few 2D reference cross-sections, which are propagated using the LSM in 2D. Then, the 3D surface is reconstructed by interpolating the grain shape between the reference cross-sections. With respect to the internal ballistics simulation, 0D-unsteady model found from the literature have been used. The results from 2D and Quasi-3D grain burnback and 0D unsteady flow tools have been compared against reference cases, obtaining a high level of matching.