شبیهسازی عددی نازل همگرا - واگرا فراصوت

نازلهای واگرا معمولا برای تبدیل فشار به سرعت مافوق صوت استفاده میشوند؛ معمولا در بسیاری از موشکهای استراتژیک و پروژه های فضایی مانند شاتل، از این نوع نازل استفاده میگردد. از اینرو پیشنهاد روشی مناسب و کارآمد برای طراحی این نوع نازلها ضروری مینماید. در این پژوهش به طراحی نازل همگرا- واگرا پرداخته و تاثیر پارامترهای هندسی و نیز ترمودینامیکی در آنها بررسی شده است. نازل همگرا-واگرا مخروطی و نیز سهموی با زوایای طراحی 5، 10 و 15 درجه درنظر گرفته است. در خصوص انبساط گازهای پرفشار محفظه احتراق، شرایط زیر انبساط، انبساط کامل و فرا انبساطی با کاهش و نیز افزایش 20 درصدی سطح مقطع لحاظ و بررسی شده است. پارامتر اصلی ترمودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته نسبت پس فشار نازل است که در واقع نسبت فشار سکون به فشار تخلیه نازل در نسبتهای 20، 100و 500 تحلیل و مقایسه شده است. پارامترهای مساحت خروجی، وزن نازل، دمای خروجی و پیشرانش در شرایط انبساط و فشارهای مختلف در چهار نازل مخروطی و سهموی با زوایای 5، 10 و 15 درجه مقایسه شده است. در نتیجه این تحقیقات، یک مدل برای روند انتخاب نسبت فشار بهینه برای بیشینه نسبت پیشرانش به وزن ارائه شده است و مقایسه عددی نازل های زنگوله ای و مخروطی انجام شده است. طبق ارزیابی انجام شده، مشاهده میشود که نازل سهموی 15 درجه از لحاظ نسبت پیشرانش به وزن از نازل مخروطی مناسب تر است. بعلاوه هرچه طول نازل بیشتر باشد عملکرد نازل مخروطی بهتر از نازلهای سهموی است

کلیدواژه ها:

نازل همگرا-واگرا ، انبساط کامل ، نازل مخروطی ، نازل زنگوله ای ، فشار نازل