مدل سازی عددی و بررسی تجربی فرسایش ناشی از عبور جریان گاز داغ برروی سطح

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشگاه شهرکرد

3 دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

یکی از مهمترین مسایل در زمینه جریان گازهای بسیار داغ و واکنش‌دهنده اثر گذاری آنها روی سطوح مجاورشان است. این گازها به شدت خورنده بوده و باعث فرسایش شدید سطح می‌شوند. فرسایش تغییر شکل، تغییر زبری و حتی تغییر قابل ملاحظه اندازه‌های نسبی سطح را به همراه دارد. این پدیده‌ها می‌تواند جریان سیال را تحت تأثیر قرار داده و پیش بینی‌ها را در مورد آن با مشکل روبروکند. بنابراین داشت تخمینی از میزان فرسایش سطوج مجاور گازهای داغ ضروری به نظر می‌رسد. در این مقاله مدلی برای تخمین میزان فرسایش در شیرها و مجاری که گازهای بسیار داغ از آنها عبور می‌کنند، ارایه شده است. این مدل براساس حل جریان سیال و معادله غلظت استوار است. نتایج حاصل از حل این معادلات در مدل ارایه شده به عنوان ورودی قرار گرفته و نرخ فرسایش موضعی هر موقعیت از سطح مجرا به عنوان خروجی بدست می‌آید. این مدل با استفاده از نتایج صحت سنجی شده قبلی و همچنین به صورت تجربی اعتبار سنجی شده است. نتایج بیانگر توانمندی قابل قبول مدل ارایه شده برای پیش بینی شرایط فرسایشی سطح تحت تأثیر گازهای داغ است.

کلیدواژه‌ها


1. K. K. Kuo, S. T. Keswani, A Comprehensive Theoretical Model for Carbon-Carbon Composite Nozzle Recession, Combustion Science and Technology, 42(1985) 145-164.
2. S. T. Keswani, E. Andiroglu, J. D. Campbell, K. Kuo, Recession behavior of graphitic nozzles in simulated rocket motors, Journal of Spacecraft and Rockets, 22(1985) 396-397.
3. S. T. Keswani, K. K. Kuo, Validation of an Aerothermochemical Model for Graphite Nozzle Recession and Heat-Transfer Processes, Combustion Science and Technology, 47(1986) (1986).
4. R. Acharya, K. K. Kuo, Effect of Chamber Pressure and Propellant Composition on Erosion Rate of Graphite Rocket Nozzle, Journal of Propulsion and Power, 23(6) (2007) 1242-1254.
5. P. Thakre, V. Yang, Chemical Erosion of Carbon-Carbon/Graphite Nozzles in Solid-Propellant Rocket Motors, Journal of Propulsion and Power, 24(4)(2008) 822-833.
6. P. Thakre, V. Yang, Chemical Erosion of Refractory-Metal Nozzle Inserts in Solid-Propellant Rocket Motors, Journal of Propulsion and Power, 25(1)(2009) 40-50.
7. B. Evans, K. Kuo, E. Boyd, A. Cortopassi, Comparison of Nozzle Throat Erosion Behavior in a Solid-Propellant Rocket Motor and a Simulator, (2009).
8. R. Acharya, K. K. Kuo, Numerical simulation of graphite nozzle erosion with parametric analysis, AIAA Paper, (2010) 6846.
9. C.-Y. Lin, Important Findings and Observations of the Rocket Nozzle Erosion Processes and Theoretical/numerical Simulations, Thesis, The Pennsylvania State University,(2010).
10. Daniele Bianchi, Francesco Nasuti, Marcello Onofri,and Emanuele Martelli, Thermochemical Erosion Analysis for Graphite/Carbon-Carbon Rocket Nozzles, Journal of Propulsion and Power, 27(1)(2011) 197-205.
11. Daniele Bianchi, Francesco Nasuti, and Marcello Onofri. Radius of Curvature Effects on Throat Thermochemical Erosion in Solid Rocket Motors, Journal of Spacecraft and Rockets, 52(2)(2015) 320-330.
12. Piyush Thakre, Rajesh Rawat, and Richard Clayton, Mechanical Erosion of Graphite Nozzle in Solid-Propellant Rocket Motor, Journal of Propulsion and Power, 29(3)(2013)593-601.
13. Samire Sabagh, Ahmad Arefazar, Ahmad Reza Bahramian, Thermochemical erosion and thermophysical properties of phenolic resin/carbon fiber/graphite nanocomposites, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 35 (2016) 1814-1825.
14. Yue Liu, Qiangang Fu, Beibei Wang, Yiwen Guan, Yang Liu, Ablation behavior of C/C-SiC-ZrB2 composites in simulated solid rocket motor plumes, Journal of Alloys and Compounds, 727(2017) 135-145.
15. مجید کاظمی اسفه، محمدعلی جزووزیری،  تدوین الگوریتم طراحی و ساخت یک تراستر گاز گرم و مقایسه با نتایج تجربی، نشریه دانش و فناوری هوافضا، سال سوم، شماره دوم، (1393)، 103-117.