تحلیل انتقال حرارت یک رانشگر تک‎مولفه‎ کاتالیستی تحت تاثیر ضخامت دیواره

کنترل ‌حرارتی یک سامانه فضائی برای عملکرد بهینه و موفقیت در ماموریت ضروری است. در این مقاله، محفظه تجزیه یک رانشگر تک ‎پیشرانه‏ هیدرازینی، در مقیاس دانه‌‌های تشکیل دهنده بستر کاتالیستی، بصورت عددی شبیه‌سازی شده است و تاثیر ضخامت پوسته، از 1 تا 5 میلی‎متر، بر روی انتقال حرارت تشعشع، هدایت و توزیع دمای رانشگر و دیگر پارامترهای عملکردی رانشگر بررسی شده است. اهمیت بیشینه دما در ملاحظات سازه‏ای رانشگر از یک سو و افزایش وزن رانشگر در پی افزایش ضخامت پوسته با هدف کاهش بیشینه دما از سوی دیگر، ارزیابی همزمان این پارامترها را اجتناب ناپذیر می‏ کند. نتایج نشان داد با افزایش ضخامت پوسته، افت چشمگیر شار حرارتی تشعشع تا حدود سه برابر اتفاق افتاده است. جنس انتقال حرارت غالب در مسئله فعلی، از نوع هدایتی می باشد. میزان حرارت نشت کرده هدایتی به بالادست، نسبت به شدت انتقال حرارت تشعشعی از مرتبه تا 1000 برابر بزرگتر است. در نتیجه از این منظر، افزایش ضخامت پوسته سبب افزایش بار مزاحم حرارتی بر روی سامانه کنترل حرارت به دلیل نشت حرارت می‏ گردد. نوآوری تحقیق حاضر بررسی شکل هندسی و ضخامت دیواره رانشگر تک مولفه هیدرازینی شامل محفظه تجزیه و نازل، روی میزان انتقال حرارت تشعشع و هدایت به قطعات بالادست محفظه می‌باشد.

heat transfer analysis of a catalytic monopropellant thruster under the influence of wall thickness

thermal control of a space system is essential for optimal performance and mission success. in this paper, the decomposition chamber of a catalytic monopropellant thruster has been numerically simulated at the pore scale. the effect of this wall thickness, 1-5 mm, on radiation heat transfer and conduction has been investigated. the importance of the maximum temperature in the structural considerations of the thruster, on the one hand, and the increase in the weight of the thruster due to the increase in the thickness of the wall to reduce the maximum temperature on the other hand, make the simultaneous evaluation of these parameters inevitable. the results showed that as the thickness of the wall increases, a significant drop up to about three times in the radiation heat flux has occurred. the dominant type of heat transfer in the current problem is conduction. the heat soak back upstream is up to 1000 times greater than the intensity of radiative heat transfer. increasing the thickness of the wall causes an increase in the heat soak back on the thermal control system. the novelty is to investigate the geometric shape and wall thickness of a catalytic monopropellant thruster on the rate of radiation and conduction heat transfer to the upstream parts.