عنوان مقاله :
استفاده از يك حلگر دي‌اس‌ام‌سي به منظور بررسي اثرات صفحات/ديواره‌هاي پيش‌گرم در ميكروتراستر
عنوان به زبان ديگر :
Applying a DSMC solver to explore the effects of heater plates/wall heating in microthruster
پديد آورندگان :
پرهيزكار، حميد دانشگاه صنعتي مالك اشتر، تهران , ابراهيمي، اصغر دانشگاه صنعتي مالك اشتر، تهران , لكزيان، الياس دانشگاه صنعتي مالك اشتر، تهران
كليدواژه :
حساسيت‌سنجي , تراست و ضربه مخصوص ميكروتراستر , عدد نادسن موضعي , افزايش دماي ديواره‌ها و صفحات پيش‌گرم , حلگر دي‌اس‌ام‌سي
چكيده فارسي :
در پژوهش حاضر يك حلگر دي‌اس‌ام‌سي مورد استفاده قرار مي‌گيرد تا اثرات افزايش دماي ديواره‌ها و جايگذاري صفحات پيش‌گرم را بر پارامترهاي عملكردي سيستم‌هاي ميكروپيشرانش مورد بررسي قرار دهد. حلگر با استفاده از عدد نادسن موضعي كه بر مبناي گراديان تغييرات خواص سيال است، رژيم جريان پيوسته و رقيق را مجزا مي‌نمايد. شرايط مرزي ورودي و خروجي بر اساس روش مشخصه‌ها تعيين مي‌شود. به منظور تضمين دقت شبيه‌سازي، ابعاد سلول‌ها، تعداد ذرات در هر سلول و مطالعه شبكه انجام مي‌گيرد. سه سيستم ميكروپيشرانش مورد بررسي قرار مي‌گيرد. در هر سه نوع، سيستم، شامل يك كانال و يك نازل همگرا-واگرا است. سيستم اول يك ميكروپيشرانش گاز سرد، سيستم دوم يك ميكروپيشرانش با ديواره‌هاي كانال پيش‌گرم و سيستم سوم يك ميكروپيشرانش حاوي صفحات پيش‌گرم در داخل كانال است. سيستم اول به عنوان حالت مرجع درنظر گرفته مي‌شود و دوسيستم ديگر با آن مقايسه مي‌شوند. در ميكروتراستر دوم، افزايش دماي ديواره‌ها باعث افزايش سرعت جريان خروجي و ضربه مخصوص مي‌شود. در سيستم سوم صفحات پيش‌گرم منجر به افزايش دماي جريان پايين دست شده و ضربه مخصوص نيز افزايش مي‌يابد. مقدار تراست براي سيستم سوم به دليل كاهش قابل ملاحظه دبي جرمي كاهش مي‌يابد در حاليكه دبي جرمي ميكروپيشرانش نوع دوم نسبت به نوع سوم كمتر كاهش پيدا مي‌كند و تراست آن در مقايسه با سيستم اول و سوم افزايش مي‌يابد. بنابراين ميكروپيشرانش دوم پارامترهاي عملكردي بالاتري نسبت به بقيه دارد. همچنين مشاهده مي‌شود كه افزايش دماي ديواره‌ها در تراستر نوع دوم باعث كاهش حساسيت نيروي پيشران و ضربه مخصوص به افزايش دما مي‌شود.
چكيده لاتين :
In the present paper, a DSMC solver is utilized to study the effects of wall heating/heater plates on
performance parameters of microthruster systems. The solver uses local Knudsen number based on the
gradient of flow properties to distinguish the molecular and continuum region. This solver uses theory
of characterisitcs for determination of inlet and outlet boundary conditions. Proper cell dimensions,
number of particles per cell, and grid study are carried out to guarantee the accuracy of simulations.
Three typical micropropulsion systems are studied. All three systems have a microchannel and a
converging-diverging micronozzle. The first type is cold gas micropropulsion system, the second type is
a microthruster with wall heated channel, the third type is microthruster with heater plates inside. The
first type is considered as reference case and two other systems are compared with type1. It is observed
that heating the walls in microthruster type2 accelerates the flow and increases the specific impulse of
the system. In micropropulsion device type3, heater plates increase downstream temperature of
convergent-divergent nozzle and also elevate the specific impulse. Due to considerable mass flow rate
decrease of system type3, its thrust is decreased whereas mass flow rate of system type2 is not
decreased as much as type3 and therefore the thrust of microthruster type2 is more than type1 and
type3. Hence the second microprolusion system configuration has higher performance parameters in
comparison with two other systems. It is also observed that increasing wall temperature in microthruster
type2 decreases the thrust and specific impulse sensitivity to temperature increase.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك مدرس
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك مدرس
