طراحي هندسي و آيروديناميكي نازل جهت افزودن لوله بلست

Geometric and Aerodynamic Design of the Nozzle to Add the Blast Tube

يك راهكار موجود جهت استفاده از موشك ­هاي سوخت جامد تاكتيكي براي منظورهاي فضايي افزودن لوله بلست به نازل مي ­باشد. مجهز كردن نازل به لوله بلست علاوه بر ايجاد فضا براي افزودن زيرسيستم ­هاي مورد نياز، امكان پايداري و كنترل ساده­ تر سامانه را نيز به وجود مي ­آورد. در مطالعه حاضر ابتدا با استفاده از حل عددي، يك نازل سوخت جامد موجود از نقطه نظر هندسي و آيروديناميكي به منظور دستيابي به عملكرد و راندمان مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است. حل عددي انجام شده با استفاده از نرم ­افزار Fluent بوده و مدل آشفتگي به كار رفته از نوع تنش‌هاي رينولدز پنج معادله‌اي است. به منظور افزودن لوله بلست دو هندسه جديد از نازل مذكور طراحي شده و با توجه به شرايط حاكم بر مسئله، تغييرات سرعت، فشار و درجه حرارت جريان عبوري از نازل مورد بحث قرار گرفته است. با توجه به مشخص بودن دما و فشار محفظه احتراق، خواص گازهاي ورودي به نازل با استفاده از نرم­ افزار تحليل تعادل شيميايي محاسبه شده است. نتايج نشان مي ­دهند كه افزودن لوله بلست باعث افت فشار كل كمتر از 2 درصد و مقدار ضربه ويژه حدود 3 درصد شده است كه با توجه به مزاياي به دست آمده قابل قبول است.

An existing solution for using tactical solid fuel rockets for space purposes is to add a blast tube to the nozzle. Equipping the nozzle with a blast tube, in addition to creating space to add the required subsystems, also makes it easier to stabilize and control the system. In the present study, the existing nozzle is first analyzed from a geometric and aerodynamic point of view using numerical solution in order to achieve performance and efficiency. The numerical solution is performed using Fluent software and the turbulence model used is of Reynolds stress model with five equations. In order to add the blast tube, two new geometries of the mentioned nozzle are designed and according to the prevailing conditions, the changes in velocity, pressure and temperature of the flow through the nozzle have been studied. Due to the specificity of the temperature and pressure of the combustion chamber, the properties of the inlet gases to the nozzle have been calculated using chemical equilibrium analysis software. The results show that the addition of a blast tube causes a decrease in total pressure of less than 2% and a specific impulse value of about 3% Which is acceptable considering the benefits obtained.