علوم و فناوری فضایی

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

شبیه سازی و تحلیل پارامتریک سیستم معکوس کننده رانش در موتورهای سوخت جامد

وحید رحیمی گورادل؛ حسین مهدوی مقدم

دوره 16، شماره 2 ، خرداد 1402، ، صفحه 1-17

چکیده

  هر موشکی دارای بخش محموله و بخش موتور می­باشد. در مسیر حرکت موشک زمانی وجود دارد که ماموریت بخش موتور پایان یافته و از آن پس موتور نقش موثری نخواهد داشت و به عنوان وزن اضافی و به تبع آن کاهش برد و یا عواملی در جهت ره­گیری آسان سرجنگی توسط عوامل دشمن خواهد بود. در چنین وضعیتی پس از اتمام ماموریت موتور، از مکانیزم جدایش مراحل و جدایش ...  بیشتر هر موشکی دارای بخش محموله و بخش موتور می­باشد. در مسیر حرکت موشک زمانی وجود دارد که ماموریت بخش موتور پایان یافته و از آن پس موتور نقش موثری نخواهد داشت و به عنوان وزن اضافی و به تبع آن کاهش برد و یا عواملی در جهت ره­گیری آسان سرجنگی توسط عوامل دشمن خواهد بود. در چنین وضعیتی پس از اتمام ماموریت موتور، از مکانیزم جدایش مراحل و جدایش سر از بدنه استفاده می­شود. یکی از روش­های جدایش استفاده از روش سیستم قطع تراست می­باشد. در این مقاله با بررسی­های انجام شده بر روی سیستم قطع تراست و ارائه روابط ریاضی، افت فشار و تراست معکوس ایجاد شده در محفظه بعد از باز شدن دریچه­های تراست معکوس پیش­بینی شده است. همچنین از جدایش نوع سرد و سیستم قطع تراست استفاده شده و افت فشار محفظه احتراق شبیه­سازی شده است. سپس تاثیر عوامل مهم و تاثیرگذار بر روی سیستم قطع تراست مورد بررسی قرار گرفته شده است. بررسی نتایج نشان می‌دهد که برای دستیابی به افت فشار و تراست در مدت زمان کمتر به منظور انجام فرآیند جدایش مناسب، تا جایی­که از لحاظ ترمودینامیکی و سازه امکان­پذیر باشد باید فشار اولیه محفظه کمترین فشار نسبت به فشار حداکثر، دمای اولیه محفظه بیشترین دما نسبت به دمای حداکثر، تعداد دریچه­ها بیشتر، قطر دریچه­ها بزرگتر و زاویه دریچه­ها نسبت به محور موشک کمتر باشد، و همچنین دریچه­ها­ در وسط محفظه موشک قرار گرفته و هندسه دودکش واگرا باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 748.62 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی ابعاد بهینه محفظه کاتالیستی یک عملگر 10 نیوتنی

سجاد داوری؛ حدیثه کریمایی؛ محمد رضا سلیمی؛ حسن ناصح

دوره 16، شماره 2 ، خرداد 1402، ، صفحه 55-61

چکیده

  در این مقاله بستر کاتالیستی یک عملگر تک‏مولفهای هیدرازینی 10 نیوتنی طراحی میشود. بستر کاتالیستی مورد مطالعه شامل گرانولهای پوشیده شده با فلز فعال ایریدیم میباشد که برای تجزیه هیدرازین در عملگرهای تک‎مولفهای مورد استفاده قرار میگیرد. هیدرازین بایستی در محفظه کاتالیستی تقریبا به صورت کامل تجزیه شود چرا که این سوخت شیمیایی سرطانزا ...  بیشتر در این مقاله بستر کاتالیستی یک عملگر تک‏مولفهای هیدرازینی 10 نیوتنی طراحی میشود. بستر کاتالیستی مورد مطالعه شامل گرانولهای پوشیده شده با فلز فعال ایریدیم میباشد که برای تجزیه هیدرازین در عملگرهای تک‎مولفهای مورد استفاده قرار میگیرد. هیدرازین بایستی در محفظه کاتالیستی تقریبا به صورت کامل تجزیه شود چرا که این سوخت شیمیایی سرطانزا می‎باشد و از طرف دیگر دستیابی به ببشینه نیروی پیشران عملگر نیز یک هدف مهم می‏باشد. به همین منظور تغییرات طول محفظه کاتالیستی برکسر جرمی گونههای شیمیایی از جمله هیدرازین، آمونیاک، نیتروژن و اکسیژن مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین پس از تعیین طول بهینه محفظه کاتالیستی، قطر گلوگاه نازل متناظر با همان طول نیز تعیین گردید.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 769.49 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی و جانمایی اجزاء نمونه زمینی یک میکرو رانشگر تک‎‎ مؤلفه ای کم‎ پیشران به کمک مجموعه ای از نرم‏ افزارهای مهندسی

سجاد داوری؛ حدیثه کریمایی؛ محمد رضا سلیمی؛ حسن ناصح

دوره 16، شماره 1 ، فروردین 1402، ، صفحه 35-46

چکیده

  در این پژوهش طراحی و جانمایی انژکتور، محفظه تجزیه و نازل یک نمونه زمینی میکرورانشگر تک‌مولفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام شده است. انژکتور به عنوان اولین جزء میکرورانشگر، از نوع جریان مستقیم یا کاپیلاری به کمک نرم افزار Fluent طراحی گردید که توانایی تامین دبی جرمی مورد نیاز میکرورانشگر (5 گرم بر ثانیه) را دارا باشد. محفظه تجزیه جزء بعدی ...  بیشتر در این پژوهش طراحی و جانمایی انژکتور، محفظه تجزیه و نازل یک نمونه زمینی میکرورانشگر تک‌مولفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام شده است. انژکتور به عنوان اولین جزء میکرورانشگر، از نوع جریان مستقیم یا کاپیلاری به کمک نرم افزار Fluent طراحی گردید که توانایی تامین دبی جرمی مورد نیاز میکرورانشگر (5 گرم بر ثانیه) را دارا باشد. محفظه تجزیه جزء بعدی می-باشد که حاوی گرانول‌های کاتالیست است و ابعاد آن بر مبنای تجزیه کامل هیدرازین (تا مقدار حدی کسر جرمی) انتخاب گردید. نازل تخلیه به عنوان آخرین جزء میکرورانشگر، با استفاده از نرم‌افزار RPA طراحی شد. صحت طراحی با این نرم‌افزار توسط یک کد عددی مورد بررسی قرار گرفت. این کد توانایی محاسبه ابعاد محفظه تجزیه را بر اساس مقدار تجزیه هیدرازین داراست. بر همین اساس این نتیجه حاصل شد که نتایج هر دو روش طراحی با دقت بسیار بالایی با یکدیگر هم‌خوانی دارند. پس از اتمام طراحی، جانمایی تمام اجزاء انجام شد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 920.82 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی، ساخت، و آزمون یک موتور پیشرانه مایع زمستیک اکسیژن مایع-اتانول

حجت قاسمی؛ سید محمدرضا محمودیان؛ نورالدین قدیری معصوم؛ سید رشاد روح الامینی؛ پوریا میکانیکی؛ اصغر عظیمی

دوره 16، شماره 1 ، فروردین 1402، ، صفحه 47-58

چکیده

  هدف تحقیق حاضر، کسب توانمندی به کارگیری موتورهای پیشرانه زمستیک، در مقیاس آزمایشگاهی است. در این راستا لازم است تا موتور‌هایی ساخته و پارامترهای عملکردی آن سنجیده شود. اکسیژن مایع، به عنوان یک اکسیدکننده زمستیک متداول و اتانول به عنوان یک سوخت سبز انتخاب شده‌اند. موتوری برای تولید نیروی جلوبرندگی معادل kgf 400 با این پیشرانه طراحی ...  بیشتر هدف تحقیق حاضر، کسب توانمندی به کارگیری موتورهای پیشرانه زمستیک، در مقیاس آزمایشگاهی است. در این راستا لازم است تا موتور‌هایی ساخته و پارامترهای عملکردی آن سنجیده شود. اکسیژن مایع، به عنوان یک اکسیدکننده زمستیک متداول و اتانول به عنوان یک سوخت سبز انتخاب شده‌اند. موتوری برای تولید نیروی جلوبرندگی معادل kgf 400 با این پیشرانه طراحی شده است. انژکتور این موتور از نوع برخوردی سمبه‌ای بوده که در آن اکسیژن مایع، در راستای محور و سوخت در راستای شعاع جریان داشته است. محفظه احتراق این موتور با روش خنک‌کاری بازیابی در مقابل گرمای زیاد محافظت می‌شده است. طرح آزمایشگاهی موتور این امکان را فراهم کرده تا از سیال خارجی مانند آب برای خنک‌کاری استفاده شود. همه مولفه‌های اصلی موتور مانند انژکتور، راه‌انداز، و ابزار کنترل جریان تحت آزمون‌های سرد قرار گرفتند. برای آزمایش گرم این موتور، سکوی آزمون ویژه‌ای طراحی و ساخته شده است که در آن امکان سنجش تقریبا همه متغیرهای عملکردی وجود دارد. در این تحقیق پانزده آزمون گرم انجام شده است. بیشترین فشار ثبت شده و بیشترین بازده برآورد شده در حدود 75% مقادیر طراحی بودند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.04 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

بررسی عددی تاثیر تغییر هندسه و ایجاد جریان چرخشی درون نازل انژکتور روی عملکرد موتور

امیرحمزه فرج الهی؛ رضا فیروزی؛ محمد رضا سلیمی؛ محسن رستمی

دوره 15، شماره 4 ، دی 1401، ، صفحه 115-130

چکیده

  در این مقاله، تاثیر شکل هندسی و ایجاد خان درون نازل یک انژکتور سوخت روی عملکرد موتور و آلاینده‌های ناشی از احتراق با استفاده از نرم افزار فایر بررسی شده است. در این راستا ابتدا افشانه حاصل از انژکتور با هندسه‌های مختلف نازل شبیه‌سازی شده است. نتایج عددی حاصل نشان می‌دهند که ایجاد خان درون نازل منجر به افزایش زاویه مخروطی افشانه و ...  بیشتر در این مقاله، تاثیر شکل هندسی و ایجاد خان درون نازل یک انژکتور سوخت روی عملکرد موتور و آلاینده‌های ناشی از احتراق با استفاده از نرم افزار فایر بررسی شده است. در این راستا ابتدا افشانه حاصل از انژکتور با هندسه‌های مختلف نازل شبیه‌سازی شده است. نتایج عددی حاصل نشان می‌دهند که ایجاد خان درون نازل منجر به افزایش زاویه مخروطی افشانه و بهبود کیفیت اتمیزاسیون سوخت می‌گردد. در ادامه، احتراق داخل سیلندر یک موتور همراه با انژکتورهای اصلاح شده شبیه‌سازی و نتایج با داده‌های موجود مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهند که نازل دارای خان نسبت به سایر هندسه‌ها دارای عملکرد مناسب تری می‌باشد. به این شکل که مصرف سوخت ویژه نسبت به انژکتور استوانه ای حدود 32 درصد کاهش یافته و همچنین مقادیر توان و گشتاور تولیدی بیشتر از 63 درصد افزایش می‌یابد. همچنین آلاینده هایی مانند اکسیدهای نیتروژن به مقدار 12 درصد کاهش می‌یابند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.55 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی و شبیه‌سازی تک‎انژکتور کاپیلاری و صفحه انژکتور دایروی برای میکرورانشگر تک مؤلفه‌ای کم‎پیشران

سجاد داوری؛ حدیثه کریمایی

دوره 15، شماره 3 ، مهر 1401، ، صفحه 115-125

چکیده

  در این پژوهش ابتدا طراحی و شبیه‏سازی انژکتور کاپیلاری تک و سپس طراحی و شبیه‎سازی صفحه انژکتور دایروی سه سوراخه یک میکرورانشگر تک‎مؤلفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام گرفت. به منظور شبیه‏سازی انژکتور و صفحه انژکتور روش حجم سیال (VOF) بکار گرفته شد و آشفتگی جریان هم با استفاده از مدل k-ε شبیه‏سازی شد. با بررسی نتایج، مشخص گردید ...  بیشتر در این پژوهش ابتدا طراحی و شبیه‏سازی انژکتور کاپیلاری تک و سپس طراحی و شبیه‎سازی صفحه انژکتور دایروی سه سوراخه یک میکرورانشگر تک‎مؤلفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام گرفت. به منظور شبیه‏سازی انژکتور و صفحه انژکتور روش حجم سیال (VOF) بکار گرفته شد و آشفتگی جریان هم با استفاده از مدل k-ε شبیه‏سازی شد. با بررسی نتایج، مشخص گردید انژکتور و صفحه انژکتور طراحی شده توانایی تامین دبی جرمی مورد نظر میکرورانشگر را در اختلاف فشار معین طراحی دارند. از این رو ابعاد نهایی برای ساخت و استفاده در رانشگر تک مؤلفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انتخاب شدند. در نسخه قبلی این تراستر 10 نیوتنی، از انژکتور جریان پیچشی با پاشش چتری توخالی استفاده شده بود. اما در طرح جدید با انژکتور کاپیلاری به دلیل چتر کوچک و توپر انژکتور، طراح محفظه کاتالیستی قادر است تا ابعاد محفظه را به اندازه چشمگیری کاهش دهد که هم حجم کاتالیست مصرفی گران‎قیمت ایریدیوم کاهش می‏‎یابد و هم بالتبع ابعاد و وزن تراستر کاهش می‎یابد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 657.99 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

شبیه سازی جریان خروجی پیشرانه ها با استفاده از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC)

حامد علیصادقی؛ آزاده خدیوی؛ احسان ذبیحیان

دوره 15، شماره 2 ، تیر 1401، ، صفحه 43-59

چکیده

  جریان گازهای خروجی از پیشرانه‌های فضایی در برخورد با اجزای فضاپیما، می‌تواند اثرات مخربی از جمله، نیرو و گشتاور اغتشاشی، شار گرمایی و رسوب ذرات بر روی سطوح حساس، برجای بگذارد. هدف از این مقاله، استفاده از روش شبیه‌سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC)، جهت تحلیل جریان خروجی از پیشرانه‌‌ها و بررسی تاثیرات آن می‌باشد. در این مقاله، از کد سه‌بعدی ...  بیشتر جریان گازهای خروجی از پیشرانه‌های فضایی در برخورد با اجزای فضاپیما، می‌تواند اثرات مخربی از جمله، نیرو و گشتاور اغتشاشی، شار گرمایی و رسوب ذرات بر روی سطوح حساس، برجای بگذارد. هدف از این مقاله، استفاده از روش شبیه‌سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC)، جهت تحلیل جریان خروجی از پیشرانه‌‌ها و بررسی تاثیرات آن می‌باشد. در این مقاله، از کد سه‌بعدی ارتقاء‌یافته‌ی برد (Bird) با شبکه‌بندی بی‌سازمان استفاده شده است. این کد توسط جریان جت صوتی نیتروژن برخوردکننده به صفحه‌ی تخت، اعتبارسنجی شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که کد محاسباتی توسعه‌یافته، از صحت و دقت لازم برخوردار است. همچنین در این تحقیق ماهواره‌ای به صورت نمونه مدلسازی شده، اثرات گازهای خروجی از پیشرانه تک سوختی هیدرازین بر اجزای آن مشخص شده و همچنین تاثیرات جابجایی جزیی محل پیشرانه‌ها بر نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که جابجایی 20 درصدی محل پیشرانه‌ها می‌تواند نیروها و گشتاورهای اغتشاشی را تا 15درصد مقدار اولیه تغییر دهد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.46 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

بررسی تاثیرات تغییرات پارامترهای هندسی کانال های عبور جریان گاز بر روی عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری

حامد معینی؛ ابراهیم افشاری؛ کریم مظاهری

دوره 15، ویژه نامه انگلیسی ، فروردین 1401، ، صفحه 1-13

چکیده

  در این مقاله به بررسی تاثیرات تغییر پارامترهای هندسی کانالهای جریان بر روی توزیع دما و دانسیته جریان الکتریکی و همچنین عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری پرداخته شده است. هدف، بررسی موارد مذکور با تغییر عرض و عمق کانالهای جریان و همچنین تغییر عرض شانه کانال می باشد. برای این منظور شبیه سازی عددی به صورت دو بعدی و با استفاده از معادلات بقای ...  بیشتر در این مقاله به بررسی تاثیرات تغییر پارامترهای هندسی کانالهای جریان بر روی توزیع دما و دانسیته جریان الکتریکی و همچنین عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری پرداخته شده است. هدف، بررسی موارد مذکور با تغییر عرض و عمق کانالهای جریان و همچنین تغییر عرض شانه کانال می باشد. برای این منظور شبیه سازی عددی به صورت دو بعدی و با استفاده از معادلات بقای پتانسیل الکتریکی، قانون دارسی در محیط متخلخل، معادلات استفان-ماکسول برای انتقال جرم، معادله انرژی، معادلات الکتروترمال و معادله ولمر- باتلر، انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که تغییر در ابعاد و فاصله بین کانالها بر روی توزیع دانسیته جریان الکتریکی، توزیع دما و همچنین عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری تاثیرات قابل توجهی دارد. نتایج نشان می دهند که با کاهش عرض شانه و عمق کانالهای جریان و همچنین افزایش عرض کانالها، مقدار عملکرد کلی پیل افزایش یافته و حداکثر دما نیز کاهش می یابد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 2.71 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

Drop Behavior on Micro-Structured Superhydrophobic Coating

رامین کمالی مقدم؛ محمد طیبی رهنی؛ سالار هیات داودیان؛ رینهارد میلر

دوره 15، ویژه نامه انگلیسی ، فروردین 1401، ، صفحه 25-33

چکیده

  Superhydrophobic coatings can be made by creating a micro-sized structure on a surface providing super-repellent properties. Numerical simulation of drop dynamics and motion on a superhydrophobic surface helps us understand control and building surface textures and find optimum micro structured coatings of maximum hydrophobicity. In the present work, the dynamics of drops on superhydrophobic inclined micro-structured surfaces is studied, using a finite element method. The governing equations and important dimensionless numbers are described and a numerical algorithm is introduced. The validation ...  بیشتر Superhydrophobic coatings can be made by creating a micro-sized structure on a surface providing super-repellent properties. Numerical simulation of drop dynamics and motion on a superhydrophobic surface helps us understand control and building surface textures and find optimum micro structured coatings of maximum hydrophobicity. In the present work, the dynamics of drops on superhydrophobic inclined micro-structured surfaces is studied, using a finite element method. The governing equations and important dimensionless numbers are described and a numerical algorithm is introduced. The validation of the numerical algorithm is performed by simulation of drop motion attached to an inclined surface. In addition, droplet movement on the micro structured surface is numerically simulated on smooth and microstructured surfaces in the same conditions. Comparison of the results shows the effect of microstructured coating on the surface hydrophobicity properties.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.22 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

Design, Construction and Performance Evaluation of a Cold Gas Thruster Test Stand

علیرضا علیخانی؛ محمد رضا سلیمی

دوره 15، ویژه نامه انگلیسی ، فروردین 1401، ، صفحه 55-64

چکیده

  The cold gas thruster is one of the significant components of a satellite and its application possesses a marked impact on the entire system performance. The nonlinear function and order of magnitude, lead to increasing the importance of thruster function. Therefore, pre-mission performance assessment has a considerable effect on the risk reduction of space missions. In this article, an uncomplicated and efficient pendulum scheme for development and implementation of a Thruster Test Stand (TTS), to measure the thrust produced at the end of the nozzle is proposed. The TTS is capable of measuring ...  بیشتر The cold gas thruster is one of the significant components of a satellite and its application possesses a marked impact on the entire system performance. The nonlinear function and order of magnitude, lead to increasing the importance of thruster function. Therefore, pre-mission performance assessment has a considerable effect on the risk reduction of space missions. In this article, an uncomplicated and efficient pendulum scheme for development and implementation of a Thruster Test Stand (TTS), to measure the thrust produced at the end of the nozzle is proposed. The TTS is capable of measuring thrust levels in the range of 0.1Newtons to 3N with operating frequencies up to 50 Hz which is used by various satellite ranges. The experimental results demonstrate that although the designed device is less sophisticated than other test devices, it is capable of measuring the produced thrust very precisely and with less than 15mN.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.14 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

تاثیرات پارامترهای هندسی یک بستر دوبخشی روی میدان جریان و انتقال حرارت محفظه تجزیه یک رانشگر تک مولفه‌ای هیدرازین

محمدرضا سلیمی

دوره 15، شماره 1 ، فروردین 1401، ، صفحه 93-110

چکیده

  در این تحقیق، محفظه تجزیه یک رانشگر تک مولفه‌ای بر پایه سوخت هیدرازین بصورت عددی شبیه-سازی شده است. بستر کاتالیستی مورد بررسی دو جزئی بوده و اثرات پارامترهایی مانند ضخامت ناحیه بالادستی و قطر ذرات تشکیل دهنده آن روی عملکرد محفظه تجزیه بررسی می‌شوند. در این راستا سه قطر گرانول استاندارد با عدد مش 16.5، 25 و 30 با ضخامت‌‌های ناحیه بالادستی ...  بیشتر در این تحقیق، محفظه تجزیه یک رانشگر تک مولفه‌ای بر پایه سوخت هیدرازین بصورت عددی شبیه-سازی شده است. بستر کاتالیستی مورد بررسی دو جزئی بوده و اثرات پارامترهایی مانند ضخامت ناحیه بالادستی و قطر ذرات تشکیل دهنده آن روی عملکرد محفظه تجزیه بررسی می‌شوند. در این راستا سه قطر گرانول استاندارد با عدد مش 16.5، 25 و 30 با ضخامت‌‌های ناحیه بالادستی (mm) 2.5، (mm) 5 و (mm) 7.5 در یک بستر کاتالیستی به طول (cm) 6.5 مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. شبیه‌سازی‌ها برای دو نوع گرانول در بستر اصلی با قطرهای استاندارد (in) 8/1 و (in) 16/1 در ضرایب بارگذاری (kg/m2s) 16.5، (kg/m2s) 25 و (kg/m2s) 35 انجام گرفته است. نتایج حاصل نشان می‌دهند که میزان تاثیرگذاری بخش بالادست بستر کاتالیستی به شدت به نسبت اندازه ذرات تشکیل‌دهنده بستر اصلی به ناحیه بالادستی وابسته است. همچنین، طول ناحیه بالادستی و بارگذاری بستر پارامترهای مهمی در میزان تاثیرگذاری ناحیه بالادستی بشمار می‌روند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 795.18 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی مفهومی بهینه چندموضوعی پرتابگر مبتنی بر سیستم‌های پیشرانش غیر توربوپمپی

حانیه اسحاق نیا؛ مهران نصرت الهی؛ امیرحسین آدمی؛ هادی دستوری

دوره 15، شماره 1 ، فروردین 1401، ، صفحه 125-141

چکیده

  تقریباً در تمامی ماهواره‌برها از سیستم پیشرانش توربوپمپی استفاده شده است. با ارتقاء فناوری‌های ساخت، خصوصًا در استفاده از سازه‌های کامپوزیتی و سبک، استفاده از سیستم‌های پیشرانش غیر توربوپمپی با توجه به کاهش هزینه‌های عملیاتی مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق به طراحی بهینه چندموضوعی یک ماهواره‌بر دو طبقه با استفاده از سیستم ...  بیشتر تقریباً در تمامی ماهواره‌برها از سیستم پیشرانش توربوپمپی استفاده شده است. با ارتقاء فناوری‌های ساخت، خصوصًا در استفاده از سازه‌های کامپوزیتی و سبک، استفاده از سیستم‌های پیشرانش غیر توربوپمپی با توجه به کاهش هزینه‌های عملیاتی مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق به طراحی بهینه چندموضوعی یک ماهواره‌بر دو طبقه با استفاده از سیستم پیشرانش تحت فشار برای هر دو طبقه پرداخته شده است. دو دسته اصلی سیستم‌های پیشرانش غیر توربوپمپی شامل سیستم تغذیه رگلاتوری و دمشی در ساختارهای مختلف در دو طبقه ماهواره‌بر مورد ارزیابی قرار گرفته است. استخراج جواب بهینه و ممکن مأموریت پرتابگر نیز به عنوان یک متغیر طراحی در الگوریتم بهینه‌سازی اضافه شده است. بر این اساس پرتابگری برای رسیدن ارتفاع مداری مشخص با قدرت حمل حداکثر بارمحموله و حداقل جرم برخاست برای هر ساختار پرتابگر استخراج و معرفی گردیده است. برای این منظور از چارچوب طراحی بهینه چندموضوعی AAO استفاده گردیده است. بهینه‌ساز سطح سیستم و زیرسیستم الگوریتم تلفیقی GA-SQP انتخاب شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 894.19 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

ارائه مدل تخمین هزینه‌ سامانه‌های پیشرانش فضایی سرمازا/نیمه‌سرمازا

مصطفی جعفرپناه؛ حسن ناصح

دوره 14، شماره 4 ، دی 1400، ، صفحه 25-33

چکیده

  هدف از این مقاله، ارائه مدل تخمین هزینه‌ی سامانه‌های پیشرانش فضایی سرمازا/نیمه‌سرمازا می‌باشد. در این راستا، انتخاب سامانه پیشرانش بهینه (از منظر نوع سوخت و اکسیدکننده) با هدف افزایش کارآیی و کاهش هزینه صورت پذیرفته است. سپس، نمونه‌های زوج سوخت و اکسیدکننده سامانه پیشرانش بر مبنای مشخصات جرمی – انرژتیک (وزن موتور – ضربه ویژه) ...  بیشتر هدف از این مقاله، ارائه مدل تخمین هزینه‌ی سامانه‌های پیشرانش فضایی سرمازا/نیمه‌سرمازا می‌باشد. در این راستا، انتخاب سامانه پیشرانش بهینه (از منظر نوع سوخت و اکسیدکننده) با هدف افزایش کارآیی و کاهش هزینه صورت پذیرفته است. سپس، نمونه‌های زوج سوخت و اکسیدکننده سامانه پیشرانش بر مبنای مشخصات جرمی – انرژتیک (وزن موتور – ضربه ویژه) سامانه‌ی پیشرانش و همچنین نوع سیکل کاری موتور با نگاه به امکان‌پذیری ماموریت، تعیین می‌شود. برای این منظور، روندنمایی برای اجرا و استفاده از مدل تخمین هزینه‌ی پیشنهادی تدوین شده است. در این روندنما، از روابط ریاضی موجود مدل تخمین هزینه استخراج می‌شود و با استفاده از مدل‌های موجود مورد صحه‌گذاری قرار می‌گیرد. در نهایت خروجی این روندنما، نمودار هزینه- کارآیی (ضربه ویژه) برای هفت زوج سوخت و اکسیدکننده، انتخاب موتور براساس بیشینه ضربه ویژه، ایجاد فضای جستجوی طراحی برای بهینه‌سازی هزینه-زمان در پروژه‌های فضایی می‌باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1015.84 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

بررسی کارایی یک پرتابگر با سیستم پیشرانش غیرتوربوپمپی مبتنی بر تحلیل چند موضوعی (MDA)

حانیه اسحاق نیا؛ مهران نصرت الهی؛ امیرحسین آدمی

دوره 14، شماره 4 ، دی 1400، ، صفحه 35-49

چکیده

  رویکرد جدید در طراحی و توسعه پرتابگرها استفاده از فناوری‌های پیشرفته در کاهش هزینه‌های طراحی و توسعه تا حد ممکن است. در این مقاله رویکردی برای کاهش هزینه‌ها و افزایش قابلیت اطمینان پیشنهاد شده است که مبتنی بر استفاده از سیستم پیشرانش غیرتوربوپمپی (سیستم پیشرانش تحت فشار) به جای سیستم پیشرانش توربوپمپی است. بدین منظور طراحی بهینه ...  بیشتر رویکرد جدید در طراحی و توسعه پرتابگرها استفاده از فناوری‌های پیشرفته در کاهش هزینه‌های طراحی و توسعه تا حد ممکن است. در این مقاله رویکردی برای کاهش هزینه‌ها و افزایش قابلیت اطمینان پیشنهاد شده است که مبتنی بر استفاده از سیستم پیشرانش غیرتوربوپمپی (سیستم پیشرانش تحت فشار) به جای سیستم پیشرانش توربوپمپی است. بدین منظور طراحی بهینه مفهومی چند موضوعی یک ماهواره‌بر دو طبقه با سیستم پیشرانش تحت فشار با هدف قابلیت ارسال حداکثر بارمحموله با حداقل جرم ناخالص برخاست به مدار 500 کیلومتری زمین با لحاظ موضوعات سازه، آیرودینامیک، پیشرانش، مخازن تحت فشار، شبیه‌سازی حرکت و برنامه پیچ بهینه، انجام پذیرفته است. بدین ترتیب پرتابگر بهینه از منظر دستیابی به مدار 500 کیلومتری با فنّاوری سیستم پیشرانش بدون توربوپمپ استخراج می‌گردد. در ادامه آنالیز حساسیت بر روی پرتابگر بهینه صورت پذیرفته تا میزان کارایی پرتابگر در ارتفاع‌های مداری مختلف و قابلیت حمل بار مفید متناسب، مشخص گردد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.27 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی چندموضوعی سامانه پیشرانش دومولفه‌ای به سه روش بهینه، مبتنی بر قابلیت اطمینان و بهینه مبتنی بر قابلیت اطمینان

حجت طائی؛ امیرحسین آدمی؛ منصور حضوری

دوره 14، شماره 4 ، دی 1400، ، صفحه 85-98

چکیده

  نیاز به افزایش قابلیت اطمینان و الزامات ایمنی، باعث شده است روش طراحی مبتنی برقابلیت اطمینان به طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرارگیرد. در این پژوهش، طراحی بهینه چندموضوعی مبتنی برقابلیت اطمینان برای سامانه پیشرانش دومولفه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. تابع هدف مسئله کمینه نمودن جرم سیستم و قیود طراحی، ضربه کل و دمای دیواره محفظه‌احتراق ...  بیشتر نیاز به افزایش قابلیت اطمینان و الزامات ایمنی، باعث شده است روش طراحی مبتنی برقابلیت اطمینان به طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرارگیرد. در این پژوهش، طراحی بهینه چندموضوعی مبتنی برقابلیت اطمینان برای سامانه پیشرانش دومولفه‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. تابع هدف مسئله کمینه نمودن جرم سیستم و قیود طراحی، ضربه کل و دمای دیواره محفظه‌احتراق است. جهت اعمال عدم قطعیت‌ها و نشان دادن قابلیت اطمینان مسئله نسبت به آن‌ها از روش شبیه‌سازی مونت کارلو استفاده شده‌است. در این مقاله بعد از طراحی سامانه پیشرانش دومولفه‌ای نتایج جرمی، عملکردی و هندسی به تفکیک برای طراحی بهینه، طراحی مبتنی بر قابلیت اطمینان و طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اطمینان بیان می‌گردد. در ادامه با توجه نتایج، مفاهیم و تعاریف روشهای طراحی مورد مقایسه و بحث قرار می گیرد و نشان داده می‌شود که روش طراحی بهینه مبتنی بر قابلیت اطمینان ضمن داشتن جرم مطلوب دارای قابلیت اطمینان لازم است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.34 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

به‌کارگیری یک رویکرد جامع ترجیح محور نوین در طراحی مفهومی سامانه حامل فضایی

حجت طائی؛ محمود حقیقت اصفهانی؛ سجاد یادگاری دهکردی

دوره 14، شماره 3 ، مهر 1400، ، صفحه 39-50

چکیده

  در طراحی، ایجاد یک زبان مشترک میان موضوعات مختلف مهندسی، درنظر گرفتن ترجیحات ذهنی طراح/مشتری و بهره‌گیری کامل از مزایای روش‌های MDO؛ ازمهم‌ترین فاکتورهابرای دستیابی به نتایج منطقی می‌باشد.دراین مقاله،یک رویکرد جامع ترجیح‌محور طراحی ارائه می‌شودکه تلاش دارددرساختاری دومرحله‌ای و با بهره‌گیری از دوبهینه‌ساز تودرتو،شاخص‌های ...  بیشتر در طراحی، ایجاد یک زبان مشترک میان موضوعات مختلف مهندسی، درنظر گرفتن ترجیحات ذهنی طراح/مشتری و بهره‌گیری کامل از مزایای روش‌های MDO؛ ازمهم‌ترین فاکتورهابرای دستیابی به نتایج منطقی می‌باشد.دراین مقاله،یک رویکرد جامع ترجیح‌محور طراحی ارائه می‌شودکه تلاش دارددرساختاری دومرحله‌ای و با بهره‌گیری از دوبهینه‌ساز تودرتو،شاخص‌های انتزاعی راکه درقالب بیشینه‌سازی مفهوم رضایت طراح/مشتری بیان می‌گردند،درکناراهداف عملیاتی که درقالب یک معیار کارایی فرمول‌بندی می‌شود؛تامین نماید.درمرحله اول روشCPD، بابهره‌گیری ازمفهوم رضایت،ترجیحات ذهنی طراح/مشتری درقالب روابط فازی به‌شکل شاخص‌های الزامی و آرمانی تعریف می‌گردند.از آن‌جایی که نتایج حاصل از این مرحله، غیردقیق هستند؛درمرحله دوم تلاش می‌شودتاباتعریف یک معیارکارایی و تبیین پارامترهای نگرش،مصالحه‌های لازم درجهت ارضای ترجیحات طراح/مشتری به‌منظور دستیابی به یک طرح بهینه انجام پذیرد.روش مذکوردرطراحی یک حامل برای ارسال محموله 1200کیلوگرمی به مدار 750 کیلومتری پیاده‌سازی شده است.برای ارزیابی پاسخ‌ها، فرآیند طراحی حامل با استفاده از رویکردMDOوچارچوب همه‌باهم(AAO) نیز انجام گرفته است.مقایسه نتایج نشان می‌دهد که علی‌رغم بیشتر بودن جرم حامل طراحی شده به روشCPD،رضایت سراسری این طرح بیشتربوده وترجیحات طراح/مشتری ارضا شده‌اند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 664.24 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

شبیه سازی عددی دو بعدی پیرولیز و فرسایش در نازل همگرا-واگرای راکت سوخت جامد

محمد رزمجویی؛ محمد شهبازی؛ فتح الله امی

دوره 14، شماره 2 ، تیر 1400، ، صفحه 1-26

چکیده

  این مقاله شامل گسسته ­سازی معادلات و تهیه یک برنامه کامپیوتری برای آنالیز جریان گاز در محفظه و نازل همگرا-واگرا با دیواره عایق فناشونده می­ باشد. شرایط مرزی فرض شده در نازل کاملاً مشابه یک نازل واقعی می­باشد. به این منظور ابتدا با روابط ریاضی مربوطه پروفیل نازل مخروطی و رائو طراحی شده است و برای حل جریان در نازل همگرا-واگرا از ...  بیشتر این مقاله شامل گسسته ­سازی معادلات و تهیه یک برنامه کامپیوتری برای آنالیز جریان گاز در محفظه و نازل همگرا-واگرا با دیواره عایق فناشونده می­ باشد. شرایط مرزی فرض شده در نازل کاملاً مشابه یک نازل واقعی می­باشد. به این منظور ابتدا با روابط ریاضی مربوطه پروفیل نازل مخروطی و رائو طراحی شده است و برای حل جریان در نازل همگرا-واگرا از روش صریح مک­ کورمک استفاده شده است. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در بدنه و عایق مورد نظر در نظر گرفته شده است. برای حل این معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمنی برای وابستگی زمانی استفاده شده است. همچنین معادله تجزیه که به فرم آرنیوس نوشته شده با استفاده از رانگ-کوتای مرتبه 4 حل شده و چگالی و شار جرمی گاز تولیدی در هر گام زمانی بدست آمده است. سپس در ادامه به بررسی فناشوندگی در یک نازل همگرا-واگرای مخروطی در دو حالت متفاوت با و بدون فناشودگی زغال پرداخته شده و نتایج با همدیگر مقایسه شده و برای حل مش غیر­متعامد در  نازل همگرا-واگرا از روش Over-Relaxed استفاده شده است. در نهایت با در نظر گرفتن پروفیل نازل رائو برای یک موتور واقعی توزیع دما و چگالی بدست آمده است. نتایج شبیه­ سازی مورد نظر با تست تجربی انجام شده مقایسه شده است. که نتایج حاصله نشان از دقت قابل قبول کد نوشته شده در عایق کربن اپوکسی می­باشد.  

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 2.07 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

بررسی عملکرد تراستر دومولفه‌ای با نرم‌افزار توسعه یافته تحلیل محفظه رانش موتورهای فضایی

مسعود عیدی عطارزاده؛ عطیه سرآبادانی؛ غزال داورنیا؛ حامد خسروبیگی؛ محمد فرشچی؛ علیرضا رمضانی

دوره 14، شماره 2 ، تیر 1400، ، صفحه 47-37

چکیده

  در مرحله طراحی موتورهای پیشران فضایی، استفاده از نرم‌افزارهایی با هزینه‌ی محاسباتی کم، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. در این مقاله یک نرم‌افزار مدل‌سازی محفظه رانش موتورهای فضایی دومؤلفه‌ای در مقیاس کوچک توسعه داده می‌شود. با استفاده از مدل‌های پاشش و تبخیر، فرآیندهای تزریق پیشرانه و توزیع تبخیر محاسبه می‌گردد. حلگر ...  بیشتر در مرحله طراحی موتورهای پیشران فضایی، استفاده از نرم‌افزارهایی با هزینه‌ی محاسباتی کم، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. در این مقاله یک نرم‌افزار مدل‌سازی محفظه رانش موتورهای فضایی دومؤلفه‌ای در مقیاس کوچک توسعه داده می‌شود. با استفاده از مدل‌های پاشش و تبخیر، فرآیندهای تزریق پیشرانه و توزیع تبخیر محاسبه می‌گردد. حلگر احتراقی با استفاده از سینتیک شیمیایی، فرآیند احتراق درون محفظه را به صورت یک‌بعدی در راستای محور محفظه رانش محاسبه می‌کند. حلگر خنک‌کاری، میزان انتقال حرارت از گازهای داغ به فیلم‌های خنک‌کاری و محیط بیرون را پیش‌بینی می‌کند. اعتبارسنجی مدل‌ها نشان می‌دهد که خطای آن‌ها در شبیه‌سازی فرآیندها قابل‌قبول است. با استفاده از ابزار توسعه داده شده، عملکرد تراستر دومؤلفه‌ای شرکت آستریوم با سوخت منومتیل‌هیدرازین و تتراکسید نیتروژن و سینتیک احتراقی گسترده، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که دمای گازهای درون محفظه یکنواخت نبوده و دارای پیک است. همچنین فرآیند تبخیر قطرات سوخت و اکسنده تا گلوگاه نازل ادامه دارد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 480.31 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

بررسی عددی مشخصات افشانه حاصل از انژکتور دوپایه ترکیب داخلی دو فاز به کمک روش لاگرانژی

علیرضا محمدی؛ فتح الله امی

دوره 13، شماره 4 ، دی 1399، ، صفحه 15-23

چکیده

   در این پژوهش، مطالعه عددی بر روی مشخصات افشانه یک انژکتور دوپایه ترکیب داخلی دو فاز به کمک روش لاگرانژی در فضای گسسته صورت گرفته­ است. برای بررسی انژکتور، معادلات اویلری برای جریان دوفازی داخل انژکتور و معادلات لاگرانژی برای مدلسازی جریان دوفازی خارج انژکتور به کار گرفته­شده و از روش توربولانسیK-ɛ برای تعیین انرژی توربولانس ...  بیشتر  در این پژوهش، مطالعه عددی بر روی مشخصات افشانه یک انژکتور دوپایه ترکیب داخلی دو فاز به کمک روش لاگرانژی در فضای گسسته صورت گرفته­ است. برای بررسی انژکتور، معادلات اویلری برای جریان دوفازی داخل انژکتور و معادلات لاگرانژی برای مدلسازی جریان دوفازی خارج انژکتور به کار گرفته­شده و از روش توربولانسیK-ɛ برای تعیین انرژی توربولانس استفاده شده ­است. در این پژوهش آب به جای سوخت و نیتروژن به عنوان فاز گازی انتخاب شده و با تنظیم نسبت دبی جرمی نیتروژن به آب  معادل32/0 و متعاقب آن بدست آمدن زاویه پاشش 26درجه، مشخصات قطرات بررسی شده و با نتایج روش ماکزیمم آنتروپی مورد مقایسه قرار گرفته ­است. سپس مشخصات ذرات با تغییر مقادیر ورودی فازهای مایع و گازی بررسی شده و بر اساس آن امکان بهینه­ سازی انژکتور برای شرایط راندمان حداکثری از منظر قطر قطرات، سرعت قطرات و میزان نفوذ با مدلسازی عددی و با نیاز حداقلی به نتایج تجربی فراهم شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 909.3 K

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی سیستم پیشرانش دومولفه‌ای یک طبقه فوقانی با الگوریتم PSO هیبریدی چندهدفه

مهران نصرت الهی؛ محمد فاتحی؛ امیرحسین آدمی

دوره 13، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 1-16

چکیده

  بلوک‌های انتقال مداری وظیفه‌ی انتقال ماهواره‌ها از مدار پارکینگ به سایر مدارهای هدف را دارند، در این مقاله به طراحی چند موضوعی بهینه یکی از مهم‌ترین زیر سیستم‌های آن یعنی زیرسیستم پیشرانش و از نوع دومؤلفه‌ای مایع، به‌صورت چندهدفه مبتنی بر حداقل جرم و حداکثر ضربه مخصوص پرداخته شده و درنهایت به مقایسه هزینه‌ای آن نیز اشاره‌ای ...  بیشتر بلوک‌های انتقال مداری وظیفه‌ی انتقال ماهواره‌ها از مدار پارکینگ به سایر مدارهای هدف را دارند، در این مقاله به طراحی چند موضوعی بهینه یکی از مهم‌ترین زیر سیستم‌های آن یعنی زیرسیستم پیشرانش و از نوع دومؤلفه‌ای مایع، به‌صورت چندهدفه مبتنی بر حداقل جرم و حداکثر ضربه مخصوص پرداخته شده و درنهایت به مقایسه هزینه‌ای آن نیز اشاره‌ای گردیده است. برای ترکیب‌های NTO (اکسید نیتروژن) به‌عنوان اکسیدانت و سوخت‌های UDMH ، MMH ، Hydrazine و RP-1 (کراسین-نوع1) و برای سازه‌های معمول مورد استفاده در این سیستم‌ها طراحی و بهینه‌سازی توسط الگوریتم ازدحام ذرات (PSO ) هیبریدی چند هدفه صورت گرفته است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 1.42 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

طراحی مسیر بهینه انتقال از مدار حول زمین به مدار هاله‌ای در سیستم زمین-ماه با رویکرد هموتوپی

مریم کیانی؛ قاسم حیدری؛ سید حسین پورتاکدوست؛ محمد سینجلی

دوره 13، شماره 3 ، مهر 1399، ، صفحه 25-38

چکیده

  مدارهای هاله‌ای به واسطه ویژگی‌هایی همچون حرکت‌های تناوبی حول نقطه تعادلی برای رصد و مطالعه فضا اهمیت ویژه‌ای دارند. از این رو، مقاله حاضر به طراحی مسیر انتقال بهینه به مدار هاله‌ای پرداخته است. برای حل این مسئله کنترل بهینه از رویکرد هموتوپی در کنار روش پرتابی استفاده شده‌است. این روش باعث بهبود سرعت همگرایی و رسیدن به حدس اولیه ...  بیشتر مدارهای هاله‌ای به واسطه ویژگی‌هایی همچون حرکت‌های تناوبی حول نقطه تعادلی برای رصد و مطالعه فضا اهمیت ویژه‌ای دارند. از این رو، مقاله حاضر به طراحی مسیر انتقال بهینه به مدار هاله‌ای پرداخته است. برای حل این مسئله کنترل بهینه از رویکرد هموتوپی در کنار روش پرتابی استفاده شده‌است. این روش باعث بهبود سرعت همگرایی و رسیدن به حدس اولیه بهتری می‌شود. مسیر بهینه طراحی‌شده، فضاپیمایی در مدار حول زمین را به یک مدار هاله‌ای حول نقطه لاگرانژی L1 سیستم سه جسم زمین-ماه منتقل می‌کند. سیستم پیشران فضاپیما از نوع تراست-کم با ضربه ویژه ثابت در نظر گرفته شده است. رویکرد هموتوپی دامنه گسترده‌ای دارد که از آن میان، روش ادامه‌ی هموتوپی در این پژوهش مدنظر قرار گرفته‌است. هدف از مسیر طراحی شده، انتقال با کمینه مصرف سوخت است که به کمک رویکرد هموتوپی از تغییر شکل حل مساله کمینه مصرف انرژی به دست آمده است. در واقع رویکرد هموتوپی سبب تسهیل حل مساله دشوار کمینه مصرف سوخت شده است.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 2.25 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

شبیه سازی عددی دو بعدی عایق های حرارتی فناشونده در محفظه احتراق راکت سوخت جامد

محمد رزمجویی؛ محمد شهبازی؛ فتح الله امی

دوره 13، شماره 2 ، تیر 1399، ، صفحه 13-35

چکیده

  در این مقاله، به بررسی انتقال حرارت و فناشوندگی عایق­ های حرارتی در بدنه­ راکت موتور­های سوخت جامد پرداخته شده است. بنابراین با گردآوری و حل معادلات مربوط به عایق­ های فناشونده، یک برنامه کامپیوتری با استفاده از نرم افزار متلب تهیه شده که قادر است تحت شرایط عملیاتی مختلف، پاسخ­دهی حرارتی عایق­ ها را پیش­ بینی کرده و عملکرد ...  بیشتر در این مقاله، به بررسی انتقال حرارت و فناشوندگی عایق­ های حرارتی در بدنه­ راکت موتور­های سوخت جامد پرداخته شده است. بنابراین با گردآوری و حل معادلات مربوط به عایق­ های فناشونده، یک برنامه کامپیوتری با استفاده از نرم افزار متلب تهیه شده که قادر است تحت شرایط عملیاتی مختلف، پاسخ­دهی حرارتی عایق­ ها را پیش­ بینی کرده و عملکرد این عایق­ها را با همدیگر مقایسه کند. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در یک جسم جامد در نظر گرفته شده است. برای حل این معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمنی برای وابستگی زمانی استفاده شده است. معادله تجزیه که به فرم آرنیوس نوشته شده با استفاده از روش رانگ-کوتا حل شده و چگالی و شار جرمی گاز تولیدی در هر گام زمانی بدست آمده است. همچنین مدلی برای لحاظ نرخ پسروی ارائه شده است. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که افزایش کارایی عایق­های حرارتی به واسطه افزایش ضخامت لایه ­ها، گرمای تجزیه و فناشوندگی، شدت واکنش و نیز کاهش ضریب نفوذ گرمایی، چگالی زغال و دمای فناشوندگی حاصل می­شود و بر این اساس یک عایق ایده­ آل نیز معرفی شده است. اعتبار­سنجی مدل با نتایج تجربی رایز در عایق سیلیکافنولیک مقایسه شده، همچنین نتایج تست تجربی انجام شده با در نظر گرفتن عایق کربن ­اپوکسی نشان از انطباق خوب نتایج حاصل از شبیه­ سازی با مشاهدات تجربی می­ باشد.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 2.68 M

طراحی سامانه‌‌های فضایی: فضاپیماها، ماهواره‌ها، ایستگاه‌های فضایی وتجهیزات آنها

بکارگیری رویکردهای بهینه‌سازی چندهدفه در طراحی کنترل‌کننده بهینه برای عملیات الحاق مداری با درنظر گرفتن دینامیک عملگرها و مقایسه نتایج

حجت طائی؛ پوریا شکرالهی

دوره 13، شماره 2 ، تیر 1399، ، صفحه 87-96

چکیده

  در این مقاله فاز نهایی عملیات ملاقات و اتصال مداری مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی، کنترل موقعیت فضاپیمای تعقیب‌کننده می‌باشد به‌گونه‌ای که این فضاپیما در سریع‌ترین زمان ممکن یا به عبارت‌ دیگر با پیمودن یک مسیر بهینه به فضاپیمای هدف برسد. از دیگر مقاصد این مقاله، حداقل مصرف انرژی می‌باشد. در شبیه‌سازی دینامیک از معادلات ...  بیشتر در این مقاله فاز نهایی عملیات ملاقات و اتصال مداری مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی، کنترل موقعیت فضاپیمای تعقیب‌کننده می‌باشد به‌گونه‌ای که این فضاپیما در سریع‌ترین زمان ممکن یا به عبارت‌ دیگر با پیمودن یک مسیر بهینه به فضاپیمای هدف برسد. از دیگر مقاصد این مقاله، حداقل مصرف انرژی می‌باشد. در شبیه‌سازی دینامیک از معادلات کلوزی ویلشایر خطی استفاده شده است.درمجموعه معادلات کلوزی ویلشایرخطی، تغییر در هر یک از دو راستای X یا Y منجر به تغییر راستای دیگر شده و بر روی عملیات اتصال تاثیر خواهد گذاشت. برای دست‌یابی به اهداف، متغیرهای موجوددر مسئله باید بهینه شوند. جهت بهینه‌سازی متغیرها از دو روش الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات بهره گرفته شده است. فضاپیمای تعقیب‌کننده دارای عملگرهای تراستر با ساختار مدولاتور PWPF در نظر گرفته شده و اتصال به یک فضاپیما با موقعیت ثابت، هدف اصلی مسئله است. روش کنترلی مورد استفاده روش LQR بوده که پارامترهای آن نیز جزء متغیرهایی هستند که بهینه خواهند شد. در نهایت برای ارزیابی شرایط واقعی، با اعمال عدم قطعیت بر روی خروجی تراسترها نتایج بررسی می‌شوند.

---

• مشاهده مقاله
• اصل مقاله 755.61 K