اثرات ضريب تصحيح دمش بر ضريب انتقال حرارت جابه جايي در مدل سازي عايق هاي حرارتي

Effects of Blowing Correction Factor on Convection Heat Transfer Coefficient in Thermal Insulators Modeling

در اين مقاله، به بررسي انتقال حرارت و فناشوندگي عايق­ هاي حرارتي مورد استفاده در موتور و نازل پرداخته شده است. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در يك نازل همگرا-واگرا در نظر گرفته شده است. براي حل اين معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمني براي وابستگي زماني استفاده شده است. معادلة تجزيه كه به فرم آرنيوس نوشته شده با استفاده از روش رانگ-كوتا حل شده و چگالي و شار جرمي گاز توليدي در هر گام زماني بدست آمده است. همچنين، مدلي براي لحاظ نرخ پسروي ارائه شده است. اعتبار­سنجي مدل با نتايج تجربي رايز در عايق سيليكافنوليك مقايسه شده و نشان از انطباق خوب نتايج حاصل از شبيه‌سازي با مشاهدات تجربي مي­باشد. پس از صحه­گذاري نتايج بدست آمده به بررسي تأثير ضريب تصحيح دمش پرداخته شده و نتايج نشان‌دهندة حائز اهميت بودن اين ضريب براي طراحي دقيق عايق‌هاي فناشونده است. ضريب تصحيح دمش باعث كاهش ضريب انتقال حرارت جابه­جايي، كاهش پسروي سطح و در نتيجه كاهش دماي پشت عايق مي­شود. بنابراين، در مواردي كه ضخامت عايق قابل توجه يا گرماي فناشوندگي عايق پايين باشد، اين پارامتر مي­تواند حائز اهميت بوده و نتايج نهايي و در نتيجه طراحي نهايي را تحت تأثير قرار دهد.

This paper investigates the heat transfers and ablation of thermal insulators used in motors and nozzles. The heat and mass transfer equations are considered in two dimensions in a convergent-divergent nozzle. The finite volume method and the implicit method for time dependence have been used to solve these equations. We used the equations finite volume method with implicit formulation for time dependency to solve equations. The reaction equation, which is written in the form of Arrhenius, is solved using the Runge-Kutta method, and the density and the flux of the gas produced at each step are obtained. Also, we represent a model for the rate of recession. The validation of the model is compared with the experimental results in silica-phenolic ablation insulators and shows a good agreement of the simulation results with the experimental observations. After validation of the obtained results. The effect of the blowing correction coefficient has been investigated, the results show that this coefficient is very important for the accurate design of ablation insulators. The blowing correction factor reduces the convection heat transfer coefficient, reduces the surface recession, and thus, reduces the back temperature of the insulation. Therefore, in cases where the thickness of the insulation is significant or the heat of ablation is low. This parameter can be important and affect the final results and thus the final design.