تحليل گرين‌هاي عمومي و شبيه‌سازي سريع بالستيك داخلي موتور سوخت جامد

General Grain Analysis and Rapid Internal Ballistic Simulation for Solid Motor

در اين تحقيق به طريقي جديد، طراحي نرم افزار تحليل گرين‌هاي عمومي موتور سوخت جامد، مانند گرين‌هاي استوانه‌اي، گرين چندضلعي، گرين ستاره محدب و گرين ستاره مقعر، انجام پذيرفته است، اين روش در مقايسه با روش‌هاي موجود كه بر اساس تقسيم‌بندي هندسي و تشخيص شروط مرزي عمل مي‌نمايند، سريعتر مي‌باشد. در اين روش با معرفي نقاط تعريف هندسه و تشكيل گرين، با استفاده از حل تحليلي، به محاسبه سطح سوزش و عقب‌نشيني هندسي سطح پرداخته شده است. برتري اين روش، تشخيص تداخل سطوح و نقاط برخورد بدون نياز به تشخيص ناحيه‌بندي و يا نوع گرين‌ و نيز استخراج مستقيم عقب‌نشيني سطح با استفاده از حل معادلات دكارتي مي‌باشد. اين تكنيك عمومي امكان مدل‌سازي انواع گرين را فراهم مي‌سازد. با استفاده از اين روش مي‌توان به تركيبات جديد هندسي دست يافت كه در قالب هيچ يك از مدل‌هاي هندسي قرار نمي‌گيرند، لذا در مقايسه با نرم‌افزارهاي موجود حجم برنامه كاهش يافته و سرعت پردازش و تحليل، بالا رفته است. نرم‌افزار نوشته شده به زبان ويژوال فرترن، علاوه بر امكان تعيين نحوه عقب‌نشيني سطح نسبت به جان سوخته‌ شده، حل صفر بعدي بالستيك داخلي موتور سوخت جامد با انواع گرين را نيز ميسر مي‌سازد. در اين مدل، سرعت سوزش فرسايشي و تغييرات دمايي، مدل شده است. نحوه تغيير سطح سوزش نسبت به زمان، تغييرات تراست موتور درحالت استاندارد، تغييرات دما و تغييرات فشار محفظه احتراق موتور در طول مدت سوزش نمونه‌اي از خروجي اين نرم‌افزار است. مقايسه‌ي نتايج بدست‌آمده از نرم‌افزار با ساير نتايج مهندسي و تجربي، مطابقت خوبي را نشان مي‌دهد.

In this paper, general grains of solid propulsion systems such as cylindrical grains, multilateral grains and star grains are designed by new method. This method is more rapid in comparison with the others that act base on geometrical breakdown and boundary condition definition. In this method, geometrical definition point and grain production are defined and then the burning surface and geometrical burn back are calculated by analytical method. Benefits of this method are detection of surface and points joints without definition of type breakdown or grain type and direct calculation of burn back by solution of Cartesian equation. Mentioned method is a general technique to model the various types of grains. New geometrical configurations can be reached by this method which haven’t existed yet, so the code have less volume with more processing speed in comparison with the previous code. Visual FORTRAN code is developed which is able to calculate the geometrical burn back and zero dimension internal ballistic for every grain. Erosional burning velocity and temperature variation are modeled in this paper. Thrust, total pressure and temperature are illustrated vs. web burned variations. Finally, results of the burn back analysis code and the internal ballistic simulation code are evaluated by some other existent codes and real cylindrical grain test.