بكارگيري الگوريتم پيمايش مكعبي در تحليل سه بعدي پسروي گرين موتورهاي سوخت جامد با روش منحني هاي تراز

Using marching cube algorithm for 3D grain burn-back analysis in Solid Rocket Motors based on level set method

در اين تحقيق پسروي گرين هاي سه بعدي موتورهاي سوخت جامد با استفاده از روش منحني هاي تراز شبيه سازي شده و سعي بر اينست كه با بهره گيري از الگوريتم پيمايش مكعبي بر دقت نتايج افزوده شود. در اين راستا و بر مبناي الزامات روش منحني هاي تراز، پسروي گرين در طي سه مرحله شبكه بندي، تعيين تابع فاصله و محاسبه پارامترهاي پسروي شبيه سازي مي -گردد. سپس با تمركز بر مرحله محاسبه پارامترهاي پسروي، نقاط ضعف و قوت روش هاي متداول تسخير سلولي، المان برشي سه بعدي، مقطعي و هويسايد/دلتاي ديراك بررسي شده و در ادامه الگوريتم پيمايش مكعبي معرفي و پياده سازي مي شود. به منظور اعتبارسنجي، ابتدا سه گرين ساده استوانه اي، مربعي و شش‌ضلعي در نظر گرفته شده و عملكرد روش هاي تسخير سلولي، المان برشي سه بعدي، مقطعي از نظر دقت و زمان اجرا با روش پيمايش مكعبي مقايسه مي شوند. سپس با هدف بررسي توانايي روش جديد در مواجهه با گرين هاي پيچيده و كاربردي، نتايج پسروي گرين هاي كونوسيل و NAWC N.13 با دو روش پيمايش مكعبي و هويسايد/ دلتاي ديراك سنجيده مي شود. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه روش پيمايش مكعبي نسبت به تمام روش هاي موجود عملكرد مطلوب تري در محاسبه پارامترهاي پسروي دارد.

In this research, three dimensional grain burn-back of solid rocket motors is simulated based on level set method and its accuracy is increased according to marching cube algorithm (MCA). To that end and according to requirements of level set method, grain burn-back is simulated during three steps including grid generation, distance function determination, and calculation of burn-back parameters. In this article, with focus on the last step, the strengths and weaknesses of grain burn-back analysis for common methods such as captured cell, three dimensional cut cell, sectional, and Heaviside Delta Dirac are compared and in the following, we introduce and run MCA. For validation, first, three simple grains such as cylindrical, quad and hexahedron are considered and the performance of capture cell, 3D c ut cell and sectional methods are compared with MCA in terms of accuracy and CPU time. Then, to evaluate the new method facing complex and practical grains, burn-back results of conocyle and NAWC N.13 grains are compared with MCA and heaviside/dirac delta methods. The obtained results show that MCA has a better performance at CPU time and accuracy.