پژوهشگر،پژوهشگاه فضایی ایران، پژوهشکده رانشگرهای فضایی، تبریز ، ایران
چکیده
در این مقاله تأثیر تغییرات نسبت انبساط یک نازل همگرا-واگرا بر روی پارامترهای عملکردی نازل همچون ضربه مخصوص، سرعت خروجی نازل و دمای خروجی با استفاده از روابط ترمودینامیکی و برای پیشران‌های مختلف بررسی می‌شود. در ادامه سه نازل با نسبت انبساط سطح متفاوت ساخته شده و نیروی رانش برای سه پیشران مختلف با استفاده از آزمون تجربی به دست می‌آید. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش نسبت انبساط سطح، ضربه مخصوص، سرعت خروجی نازل، عدد ماخ خروجی و ضریب رانش بصورت غیرخطی افزایش یافته و دمای خروجی نازل کاهش پیدا می‌کند. همچنین مشاهده می‌شود که با افزایش نسبت گرمایی مخصوص سیال مورد استفاده به عنوان پیشران، عدد ماخ خروجی افزایش و ضریب رانش و دمای خروجی کاهش پیدا می‌کند و با افزایش نسبت گرمایی مخصوص و افزایش ثابت ویژه گازها، ضربه مخصوص و سرعت خروجی نازل نیز بیشتر می‌شود. علاوه بر این نیروی رانش با افزایش نسبت انبساط سطح نازل افزایش یافته و با افزایش نسبت گرمایی مخصوص پیشران مورد استفاده کاهش می‌یابد. در پایان با مقایسه نیروی رانش حاصل از روابط ترمودینامیکی و نیروی رانش اندازه‌گیری شده، صحت محاسبات انجام شده تأیید می‌شود.
Natta, , Kumar, V.R., and Rao, Y.H. “Flow Analysis of Rocket Nozzle Using Computational Fluid Dynamics (CFD)”, Int. J. Eng., Vol. 2, No. 5, pp. 1226-1235, 2012 .
Pandey, K.M. and Singh, A.P. “CFD Analysis of Conical Nozzle for Mach 3 at Various Angles of Divergence with Fluent Software”, Int. J. Chem. Eng., Vol. 1, No. 2, pp. 179-185, 2010.
Ramji, V., Mukesh, R., and Hasan, I. “Design and Numerical Simulation of Convergent Divergent Nozzle”, Appl. Mech. Mater., Vol. 852, pp. 617-624, 2016.
Hossain, M.S., Raiyan, M.F., and Jony, N.H. “Comparative Study of Supersonic Nozzles”, Int. J. Res. Eng., Vol. 3, No. 10, pp. 351-357, 2014.
Biju Kuttan, P. and Sajesh, M. “Optimization of Divergent Angle of a Rocket Engine Nozzle Using Computational Fluid Dynamics”, Int. J. Eng. Sci., Vol. 2, No. 2, pp. 196-207, 2013.
Mohan Kumar, G., Fernando, D.X., and Kumar, R.M. “Design and Optimization of De Lavel Nozzle to Prevent Shock Induced Flow Separation”, AASA, Vol. 3, No. 2, pp. 119-124, 2013.
Satyanarayana, G., Varun, C., and Naidu, S. “CFD Analysis of Convergentdivergent Nozzle”, Acta Tech Corvin., Bull. Eng., Vol. 6, No. 3, pp. 139, 2013.
Pathan, K.A., Khan, S.A., and Dabeer, P.S. “CFD Analysis of Effect of Mach Number, Area Ratio and Nozzle Pressure Ratio on Velocity for Suddenly Expanded Flows”, I2CT, Mumbai, pp. 1104-1110, 2017.
Pathan, K.A., Khan, S.A., and Dabeer, P.S. “CFD Analysis of Effect of Area Ratio on Suddenly Expanded Flows”, I2CT Mumbai, pp. 1192-1198, 2017.
Pathan, K.A., Khan, S.A., and Dabeer, P.S. “CFD Analysis of Effect of Flow and Geometry Parameters on Thrust Force Created by Flow From Nozzle”, I2CT, Mumbai, pp. 1121-1125, 2017.
Yong, L., Juan, Zh., Jianping, W., and Xiaotian, L. “Optimum Structure of a Laval Nozzle for an Abrasive Air Jet Based on Nozzle Pressure Ratio”, Powder Technol., Vol. 364, pp. 343-362, 2020.
Grujicic, M., Zhaoa, C.L., Tonga, C., DeRossetb, W.S., and Helfritchb, D. “Analysis of the Impact Velocity of Powder Particles in the Cold-Gas Dynamic-Spray Process”, Mater. Sci. Eng., Vol. 368, pp. 222-230, 2004.
George, P. and Oscar Biblarz, S., “Rocket Propulsion Elements”, Ninth Edition, John Wiley&Sons,2017
اسماعیلی, آرزو, پورتقی, عادل, فرهنگ لاله, فرهاد, & دهناد, مسعود. (1400). بررسی تأثیر نسبت انبساط سطح و مشخصه‌های پیشران بر پارامترهای عملکردی نازل و صحه‌گذاری آن‌ها با آزمون تجربی. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 10(2), 185-194.
MLA
آرزو اسماعیلی; عادل پورتقی; فرهاد فرهنگ لاله; مسعود دهناد. "بررسی تأثیر نسبت انبساط سطح و مشخصه‌های پیشران بر پارامترهای عملکردی نازل و صحه‌گذاری آن‌ها با آزمون تجربی". مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 10, 2, 1400, 185-194.
HARVARD
اسماعیلی, آرزو, پورتقی, عادل, فرهنگ لاله, فرهاد, دهناد, مسعود. (1400). 'بررسی تأثیر نسبت انبساط سطح و مشخصه‌های پیشران بر پارامترهای عملکردی نازل و صحه‌گذاری آن‌ها با آزمون تجربی', مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 10(2), pp. 185-194.
VANCOUVER
اسماعیلی, آرزو, پورتقی, عادل, فرهنگ لاله, فرهاد, دهناد, مسعود. بررسی تأثیر نسبت انبساط سطح و مشخصه‌های پیشران بر پارامترهای عملکردی نازل و صحه‌گذاری آن‌ها با آزمون تجربی. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 1400; 10(2): 185-194.
)
