بررسي تجربي و شبيه سازي عددي بالستيك داخلي موتور موشك سوخت جامد

Experimental investigation and numerical simulation of solid fuel rocket engine internal ballistic

در پژوهش پيشرو به مطالعه تجربي و عددي رفتار بالستيك داخلي موتور موشك سوخت براي سه گرين متفاوت كف سوز، پهلوسوز حلقوي و پهلو سوز همه طرف سوز پرداخته شده است. به منظور صحت سنجي روش عددي توسعه داده شده براي اين شبيه سازي، برخي حالات مورد شبيه سازي به بوته‌ي آزمايش گذاشته شده و نتايج شبيه‌سازي با نتايج تجربي حاصله مقايشه شد. نتايج تجربي و عددي با دقت قابل قبولي منطبق بر يكديگر بوده و به خصوص روش عددي به كار گرفته شده، رفتار فيزيكي موتور را به خوبي مدلسازي كرد. طبق نتايج حاصل از اين پژوهش، با صرفنظر از اثرات جريان گذرا، فشار محفظه‌ي احتراق رابطه‌ي مستقيمي با سطح در حال سوزش دارد. همچنين با افزايش فشار محفظه‌ي احتراق اثر پديده‌ي سوزش فرسايشي بر عملكرد موتور كاهش مي‌يابد. هرچه فشار محفظه‌ي احتراق بيشتر باشد، كارايي موتور و ضربه‌ي ويژه‌ي آن بيشتر مي شود. معمولاً گرين كف سوز مساحت سطح در حال سوزش ثابت و در نتيجه پروفيل ثابتي را براي فشار محفظه‌ي احتراق فراهم مي‌كند. در گرين پهلو سوز حلقوي سطح در حال سوزش همواره روندي افزايشي و در گرين پهلو سوز همه طرف سوز سطح در حال سوزش همواره روندي كاهشي دارد.

The present survey focuses on experimental and numerical investigation of internal ballistic of Solid Fuel Rocket Engine (SFRE) for three different grains: bottom back-burning, annular side back-burning and all-side back-burning. To validate the developed numerical solution some experiments were performed and numerical results were compared to them. Accordingly the numerical results were compatible with that of experimental in an acceptable fashion which means the applied numerical method was appropriate to predict the behavior of SFRE. According to result, ignoring the transient effects, the combustion chamber pressure increased with increasing the area of burning region and vice versa. Also with increasing the combustion chamber pressure the effects of erosion burning declined. The more the combustion chamber pressure, the more the engine performance and the more the specific impulse were. Mostly the bottom back-burning grains provided constant-area burning region and consequently a constant pressure profile. Also area of burning region followed increasing and decreasing patterns for annular side back-burning and all-side back-burning respectively.