روش طراحي سيستمي سامانه مديريت پيشرانه (PMD) در شرايط جاذبه صفر

Propellant Management Device (PMD) System Design Methodology in Zero Gravity Condition

هدف از ارائه مقاله، روش طراحي سيستمي سامانه مديريت پيشرانه يا PMD مخزن حامل سوخت هيدرازين براي استفاده در شرايط جاذبه ناچيز (صفر) مي‌‌باشد. براي اين منظور، روندنماي طراحي سيستمي پيشنهادي براي طراحي سامانه مديريت پيشرانه، داراي سه مرحله اصلي مي‌‌باشد كه عبارتنداز : مرحله اول، طراحي و مدل‌سازي مخزن؛ مرحله دوم، طراحي و مدل‌سازي سامانه مديريت پيشرانه و شبيه‌سازي و مرحله سوم، تحليل رفتار سوخت درون مخزن. در اين روندنما با توجه به ورودي‌هاي ماموريتي مربوط به سامانه، طراحي مخزن، سامانه مديريت پيشرانه و تحليل رفتار سوخت درون مخزن به صورت جامع پرداخته شده‌است به گونه‌اي كه در هر گام در صورتيكه نتايج تاييد نشود، با تغيير پارامترهاي مرتبط، شرايط مطلوب احراز مي ‌شود. مدل‌سازي اوليه مخزن و سامانه مديريت پيشرانه در نرم افزار ساليدورك صورت پذيرفته‌است. شبيه سازي‌هاي عددي به منظور بررسي عملكرد PMD و اثبات پديده مويينگي براي سوخت‌رساني پايدار در شرايط بي‌وزني انجام شده‌است. از روش‌هاي عددي براي تحليل مخزن و رفتار سوخت درون مخزن به همراه PMD براي بهينه‌سازي پارامترهاي طراحي سامانه استفاده شده‌است. بدين صورت كه، براي بررسي رفتار سوخت، سامانه مديريت پيشرانه با استفاده از روش حجم سيال (VOF) در نرم افزار انسيس مدل‌سازي، شبكه‌بندي و تحليل شده‌‌است. پارامترهاي بهينه‌سازي PMD با هدف دست‌يابي به بيشترين مقادير دبي جرمي و نرخ حجمي جريان صورت مي‌‌پذيرد. به عبارت ديگر، هدف دستيابي به بيشترين مقادير سوخت ورودي به PMD مي‌‌باشد. در نهايت، صحه‌گذاري نتايج (عملكرد سامانه مديريت پيشرانه) با مقايسه با نتايج تجربي و نمونه موجود موجود صورت ‌پذيرفته‌ است.

The purpose of this article is to system design methodology of Propellant Management Device (PMD) for hydrazine fuel tank which used in low (zero) gravity conditions. To this end, the suggestion system design flowchart has three main steps that concluded: step one, Tank design and modeling; step two, PMD design and modeling and step three, stored fuel treatment simulation and analysis. In the design flowchart has performed the result of each step based on mission inputs. Therefore, rejected results in each step led to vary the related parameters. Thus Solid Works software is used to primary PMD and tank modeling. Then, numerical simulation is performed to consider PMD's performance and to illustrate the capillary phenomenon for continues fuel transferring in zero-gravity conditions.Also, numerical methods are used to analysis of the tank and the fuel behavior inside the tank with PMD to optimize system design parameters. Hence, Ansys software used to finalize modelling, analysis, meshing and consideration of fuel behavior in PMD by utilizing the Volume Of Fluid (VOF) method. The optimal system parameters related to specifications of PMD with maHimum performance of mass and volume flow rates in zero gravity. In conclusion, by comparing the results (PMD performance) with experimental and existing results will be verified.