نویسندگان
مدیر مرکز ماهواره و فضاپیما، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
این مقاله با رویکردی جدید به تدوین نرم‌افزار تحلیل برخی گرین‌های خاص موتور سوخت جامد، مانند گرین چرخ واگن و گرین شیاردار، می‌پردازد، این روش سریع‌تر و عمومی‌تر از روش‌های موجود، که بر اساس تقسیسم‌بندی هندسی و تشخیص شروط مرزی عمل می‌نمایند، می‌باشد. در این روش با معرفی نقاط تعریف هندسه و تشکیل گرین، با استفاده از حل تحلیلی، به محاسبه سطح سوزش و عقب‌نشینی هندسی سطح پرداخته شده است. برتری این روش تشخیص تداخل سطوح و نقاط برخورد بدون نیاز به تشخیص ناحیه‌بندی و یا نوع گرین و نیز استخراج مستقیم عقب‌نشینی سطح با استفاده از حل معادلات دکارتی می‌باشد. این تکنیک امکان مدل‌سازی انواع گرین را فراهم می‌سازد. با استفاده از این روش می‌توان به ترکیبات جدید هندسی دست یافت که در قالب هیچ یک از مدل‌های هندسی قرار نمی‌گیرند، لذا در مقایسه با نرم‌افزارهای موجود حجم برنامه کاهش یافته و سرعت پردازش و تحلیل، بالا رفته است. برای توضیح بهتر، گرین استوانه‌ای نیز در این پژوهش مدل‌سازی گردیده است. نرم‌افزار نوشته شده به زبان ویژوال فرترن، علاوه بر امکان تعیین نحوه عقب‌نشینی سطح نسبت به جان سوخته شده، حل صفر بعدی بالستیک داخلی موتور سوخت جامد با انواع گرین را نیز میسر می‌سازد. در این مدل‌سازی، سرعت سوزش فرسایشی و تغییرات دمایی نیز مدل شده است. نحوه تغییر سطح سوزش نسبت به زمان، تغییرات پیشرانش موتور درحالت استاندارد، تغییرات دما و تغییرات فشار محفظه احتراق موتور در طول مدت سوزش نمونه‌ای از خروجی‌های این نرم‌افزار است. نتایج نرم‌افزار با سایر نتایج مهندسی و تجربی مقایسه شده و به خوبی مطابقت یافته است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Specific Grain Analysis and Rapid Internal Ballistic Simulation for Solid Motor
نویسندگان [English]
- MohammadReza Heidari
- AmirHoseyn Adami
چکیده [English]
In this paper, specific grains burn back is presented by new geometrical method. The software is developed for Wagon wheel grains and 3D grains. Rapid solid motor ballistic simulation code produces required charts with considered nozzle geometry. Presented method used geometrical introducer point (GIP) to produce the various grains. Limitations and configurations are simply modeled. Thrust, total pressure and temperature are illustrated as web burned changing. The results confirm the performance of the developed algorithm for mentioned grain analysis. Lower time processing and rapid ballistic analysis are the benefits of the presented algorithm. 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.
کلیدواژه‌ها [English]
- Grain Analysis
- Solid Motor Ballistic
- Wagon Wheel Grain
- Kuo, K.. K. and Summerfield, M., Fundamentals of Solid Propellant Combustion, American Institute of Astronautics and Aeronautics, New York, 1984.
- Kubota, N., et al., “Combustion Wave Structural of Ammonium Per Chlorate Composite Propellants,” Journal of Propulsion and Power, Vol. 2, No. 4, 1986, pp. 269-300.
- Greatrix, R. and Gottlieb, J. J., “Erosive Burning Model for Composite-Propellant Rocket Motors with Large Length-to-Diameter Ratios,” Canadian Aeronautics and Space Journal, Vol. 33, No.3, 1987, pp. 133-142.
- Boggs, T., Zurn, D. E., Cordes, H. F. and Covino, J., “Combustion of Ammonium per Chlorate and Various Inorganic Additives,” Journal of Propulsion and Power, Vol. 4, No. 1, 1988, pp. 27-39.
- Nishi, S., Fukuda, K. and Kubota, N., “Combustion Test of Two Stage Pulse Rocket Motors,” AIAA Paper 89-2426, 1989.
- Gottlieb, J. J. and Greatrix, D. R., “Numerical Study of the Effect of Longitudinal Acceleration of Solid Rocket Motor Internal Ballistics,” Journal of Fluid Engineering, Vol. 114, Issue 3,1992, pp. 404-410.
- Davenas, A., Solid Rocket Propulsion Technology, Pergamon Press, 1993.
- McDonald, A., The Development of an Erosive Burning Model for Solid Rocket Motors Using Direct Numerical Simulation, (Thesis Ph.D) Presented to The Academic Faculty In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy, School of Aerospace Engineering Georgia Institute of Technology, 2004.
- Hoseinpoor, S. and Golafshani, M., “One Dimensional Unsteady Flow Analysis in Solid Rocket with Non Equilibrium Chemical Reactions,” Sharif University of Technology, (Thesis M.Sc), Mechanical Department, 1993 (In Persian).
- Karimi, H. and Esmaeili-Taheri, E., “Internal Ballistic Simulation for an Ignition System of Solid Propellant,” Khajenaseer University of Technology, 2000 (In Persian).
- Moradi, M., “Study of Missile Propulsion Ignition Systems,” Khajenaseer University of Technology, A Master of Science Seminar, 2004 (In Persian).
- Moradi, H. and Karimi, H., “Simulation and Modeling of Internal Ballistic for a Specific Solid Propellant Missile,” (Thesis M.Sc.), Khajenaseer University of Technology, 2006 (In Persian).
- Heidari, M. R. and Adami, A. H., “Geometric Grain Analysis of Solid Motor,” Malek e Ashtar University of Technology, Space Research Institute, 2007 (In Persian).
- Hajihoseini, H. R., “Analysis of Various Grain Geometries,” Aerospace Institutes Organization, Research Center of Shahid Yazdani, 2005 (In Persian).
- Heidari, M. R. and Adami, A. H., “General Grain Analysis and Rapid Internal Ballistic Simulation for Solid Motor,” Journal of Energetic Material, Vol. 5, No. 10, 2010, pp. 59-72 (In Persian).
- Heidari, M. R. and Adami, A. H., “Internal Ballistic Simulation for Solid Motor with Various Grains”; Maleke Ashtar University of Technology, Space Research Institute, 2007 (In Persian).
- Sutton, G. P., Rocket Propulsion Elements, Published by John Will and Son, 7th Edition, 2001.
- Heidari, M. R. and Adami, A. H., “General Grain Analysis and Rapid Solid Motor Internal Ballistic Simulation,” 8th International Conference of Aerospace, Shahin Shahr, Esfahan, Iran. IAS2009-PR650, 2009 (In Persian).
)