مدل جديد براي پيش بيني نرخ سوزش فرسايشي در موتور سوخت جامد

A New Model to Predict Erosive Burning in Solid Rocket Motor

در پژوهش حاضر يك مدل جديد براي محاسبه نرخ سوزش فرسايشي در موتورهاي سوخت جامد پيشنهاد شده است. اين مدل در واقع اصلاح شده مدل وانگ است و مهم ترين تغييري كه در آن اعمال شده افزودن اثر تغيير فشار بر نرخ سوزش فرسايشي است. علاوه بر اين براي محاسبه گراديان سرعت روي سطح سوزش در كدهاي يك بعدي، روابطي كه تاثير تراكم پذيري جريان، دمش گاز و زبري سطح در آن لحاظ شده است، ارايه شدند. براي ارزيابي مدل از نتايج تست يك موتور آزمايشگاهي ساخته شده در اين تحقيق استفاده شد. در ضمن براي مقايسه كارآيي و دقت اين مدل نسبت به ساير مدل هاي موجود، از شش مدل سوزش فرسايشي ديگر كه در مقالات موجود است در شبيه سازي موتور آزمايشي استفاده شد. مقايسه نتايج اين شبيه سازي ها نشان مي دهد كه مدل حاضر داراي دقت بهتري نسبت به مدل هاي ديگر است. مزيت واردكردن تاثير فشار در مدل وانگ نيز نشان داده شده است. از مزاياي مدل ارائه شده آن است كه برخلاف مدل هاي معروفي مانند مدل لنوير- روبيلارد ضرايب تجربي وابسته به هندسه و نوع سوخت در آن وجود ندارد.

In the present research, a new model is presented to predict the burning rate of a solid rocket motor (SRM) in the presence of erosive burning phenomenon. This model is based on the Wang model and the major modification is adding the pressure change in the erosive burning rate. In addition, the necessary relations needed to calculate the velocity gradient on the propellant surface in a one-dimensional internal ballistics code was presented. To assess the new model, the test results of a laboratory motor designed in this research were used. Also, to compare the performance and accuracy of this model with the other models, this motor was simulated with the presented model and the six available models. The results of the comparison indicate that the new model has better accuracy than the other models. The advantage of introducing the pressure effect in the Wang model has been shown. Another advantage of the new model is that this model doesn’t have any experimental constants dependent on the propellant composition or grain dimensions which is a common defect in popular models such as Lenoir-Robillard model.