ارائه یک مدل پیش‎بینی کننده برای طراحی اولیه انژکتورهای جریان پیچشی مبتنی بر مدل فازی-عصبی-تطبیقی

نوع مقاله : مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسنده

عضو هیئت علمی گروه علوم فضایی، پژوهشکده سامانه های فضانوردی، پژوهشگاه هوافضا، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، تاثیر هندسه داخلی انژکتور یک رانشگر تک‌مولفه‌ای کم-پیشران بر مشخصه‎های لایه سیال خروجی از آن نظیر ضخامت لایه، زاویه مخروط پاشش، سرعت میانگین و همچنین دبی جرمی آن، مطالعه شده است. بدین منظور، شبیه‎سازی جریان داخلی انژکتور بر پایه دینامیک سیالات محاسباتی به­منظور پیش­بینی مشخصه­های جریان با تکیه بر مطالعات پارامتریک برای بررسی تاثیر هندسه صورت گرفت. به منظور استخراج یک مدل پیش‎بینی کننده برای طراحی اولیه انژکتور، از مدل شبکه فازی-عصبی-تطبیقی ANFIS استفاده شد. به کمک این مدل از نتایج تحلیل‎های پارامتریک استفاده گردید تا بتوان بدون مدلسازی هندسی و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی و یا استفاده از روش‏های طراحی اولیه، یک پیش‎بینی از مشخصات هندسی بدست آورد. بر این اساس اثر پارامترهای گوناگون شامل طول و قطر محفظه چرخش، نسبت طول به قطر نازل، نسبت طول به قطر مجرای ورودی، نسبت شعاع گردش به شعاع نازل و نسبت شعاع گردش به شعاع مجرای ورودی بر روی کمیت‌های هدف شامل دبی جرمی، ضخامت لایه، زاویه اسپری و سرعت میانگین لایه سیال مطالعه گردیدند و این پارامترها به عنوان خروجی‎های مدل ANFIS درنظر گرفته شدند. آموزش شبکه به نحو بسیار خوبی انجام گرفت و داده‎های مدل  ANFISو آموزش کاملاً بر هم منطبق شدند. بنابراین با درج مشخصات دلخواه ماکروسکوپیک یک اسپری، به یک برآورد اولیه از مشخصات هندسه داخلی انژکتور قابل دستیابی شد. هدف از پیاده‏سازی مدل شبکه فازی-عصبی-تطبیقی بدست آوردن تخمینی از هندسه داخلی انژکتور با وارد کردن مشخصات ماکروسکوپیک دلخواه جریان خروجی از آن است. با این هدف، توابع مورد نظر از این تحلیل، ایجاد شدند که می‏توان از آنها به‎خوبی بهره گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Provide a Predictive Model for the Preliminary Design of Swirl Injectors Based on Neuro-Fuzzy Model

نویسنده [English]

  • Hadiseh Karimaei
Faculty Member, Department of Space Sciences, Aerospace Systems Research Institute, Aerospace Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

the effect of the internal geometry of the injector of a low-thrust monopropellant thruster on the characteristics of the outlet liquid sheet, such as the liquid sheet thickness, the spray cone angle, the average output velocity, and its mass flow rate, have been studied. For this purpose, simulation of the internal flow based on the computational fluid dynamics was performed to predict the output flow characteristics, then parametric studies were conducted to investigate the effect of geometry. In order to extract a predictive model for the preliminary design of the injector, a neural fuzzy network model was used. Using this model, the results of parametric analyzes were used to obtain a geometric specification without geometric modeling and computational fluid dynamics analysis or the use of initial design methods. The purpose of the implementation of the neural network model is to obtain an estimate of the internal geometry of the injector by entering the desired macroscopic characteristics of the output flow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Swirl injector
  • Monopropellant
  • Spray cone
  • Low thrust
  • Neural fuzzy network