تدوين و صحه‌گذاري يك الگوريتم طراحي مفهومي براي موتورهاي سوخت مايع سيكل انبساطي

Development and Validation of a Conceptual Design Algorithm for Expander Cycle Engines

اين مقاله روشي نوين و فراگير در راستاي طراحي مفهومي موتورهاي سوخت مايع سيكل انبساطي ارائه مي‌دهد. از مزاياي كد محاسباتي توسعه داده شده در اين پژوهش، امكان در نظرگرفتن رژيم كار بدون كاويتاسيون پمپ­ها با بيشينه كردن ضربة ويژه سامانة موتور است. بر مبناي الگوريتم ارائه شده، رژيم پاياي موتور مدل­سازي رياضي استاتيكي مي‌شود. اين امر براي افزايش قابليت اطمينان، كاهش هزينه­ها در فاز طراحي مفهومي و بهينه‌سازي قابل توجه است. يكي پارامترهاي تأثيرگذار در قابليت اطمينان يك سامانه سادگي آن بوده كه در اين سيكل با حذف مولد گاز از پيچيدگي سامانه كاسته خواهد شد. الگوريتم پيشنهادي علاوه بر برآوردهاي ابعادي و عملكردي سامانة موتور، كارايي سامانة پيشرانش (ضربة ويژة موتور، بازدة توربين و پمپ­ها) را در نقاط مختلف كاري بررسي مي­كند. الگوريتم محاسباتي مدل رياضي استاتيكي به زبان «ماكروسافت ويژال استاديو» تهيه­ شده است. براي راستي­آزمايي روش ياد شده، نتايج محاسبات تئوري براي موتور "RL10" با داده­هاي واقعي آن مقايسه مي‌شود كه حاكي از دقت مناسب مدل ياد شده مي­باشد. ‌‌

This article presents a novel and comprehensive approach to conceptual design of expander cycle liquid engines. One advantage of the computational code developed is the possibility of considering the working regime without cavitation of pumps by maximizing specific impulse of the engine system. Based on the proposed algorithm, the steady state regime of the mathematical modeling engine becomes static. This is important to increase reliability and to reduce costs during conceptual design phase, as well as optimization. One of the factors affecting the reliability of a system is its simplicity, which eliminates complexity. Here, the generator has been eliminated. In addition to the dimensional and functional estimations of the engine system, the proposed algorithm examines the performance of the propulsion system (engine specific impulse, turbine efficiency, and pumps) at various work stations. The computational algorithm of the static mathematical model was developed in Microsoft Visual Studio language.