تحليل عددي و تجربي فناشوندگي در نازل‌هاي گرافيتي موتورهاي سوخت جامد

سپرهاي حرارتي نقش مهمي در موتورهاي سوخت جامد ايفا مي‌كنند. كاربرد زياد سپرهاي حرارتي در گلوگاه اين موتورها، به‌دليل تأثير خوردگي اين ناحيه بر فشار محفظه احتراق و نهايتاً بازده حرارتي موتور، موجب اهميت مطالعه سپرهاي حرارتي شده است. پيش‌بيني صحيح مقدار پسروي سطح گلوگاه، منجر به طراحي بهينه موتور، به‌ويژه در موتورهايي با زمان سوزش بالا مي‌شود. در اين پژوهش، خوردگي نازل گرافيتي در موتورهاي سوخت جامد براي يك سوخت مركب با تركيب خاص مورد بررسي قرار گرفته است. مدل عددي استفاده‌شده شامل حل معادلات ناوير استوكس جريان سيال، معادلات ترموديناميكي داخل موتور، معادلات ترموشيمي و هدايت حرارتي سطح نازل است. جهت اعتبارسنجي نتايج مدل عددي، يك موتور سوخت جامد كامل از نوع كارتريجي با نازل گرافيتي و سوخت با پايه پلي استري آزمايش و توسط دستگاه اسكنر سه‌بعدي مقدار خوردگي سطح داخلي نازل اندازه‌گيري شده است. مقايسه نتايج بيانگر مطابقت خوب خروجي مدل عددي با داده‌هاي تجربي (با اختلاف در حدود 4 درصد) در گلوگاه و حوالي آن است. نتايج تجربي نشان مي‌دهد كه مقدار فناشوندگي در ناحيه ورودي گلوگاه بيشترين مقدار را دارد و در ناحيه واگرايي نازل، تقريباً ثابت و براي موتور تست‌شده حدود 0/2 ميلي‌متر است. اين نتايج به‌دليل تأثير قابل توجه خوردگي و تغيير هندسه گلوگاه نازل بر بازده حرارتي موتور، حائز اهميت است و مي‌تواند در تحليل و طراحي موتورهاي سوخت جامد استفاده شود.