بررسی عددی سه بعدی خنک کاری بازیابی در موتور موشک سوخت مایع

در این مقاله، خنک‌کاری بازیابی در موتور موشک سوخت مایع مطالعه و بررسی شده است. مدلسازی هندسی سه‌بعدی و مش بهینه توسط نرم‌افزار تجاری گمبیت و تحلیل عددی سه‌بعدی، که با نوشتن udf همراه بوده است، توسط نرم‌افزار انسیس فلوئنت ویرایش 15 انجام شده است. این تحلیل برای دو سیال خنک‌کننده آب و هیدروژن مایع، همچنین برای سه سوخت هیدروژن مایع، rp1 و jp4 انجام و نتایج با هم مقایسه شده است. این نتایج نشان می‌دهند که در ناحیه گلوگاه، شار حرارتی عبوری از دیواره محفظه تراست و دمای دیواره به حداکثر مقدار خود می‌رسد. در صورت استفاده از سیال خنک‌کننده هیدروژن مایع به‌جای آب به 97 درصد دبی کمتر برای رسیدن به دمای مطلوب نیاز است. همچنین با افزایش فشار محفظه پیشران موتور موشک سوخت مایع، شاهد افزایش دمای گازهای محترقه بوده و در نتیجه شار ورودی به دیواره محفظه افزایش می‌یابد. در نهایت، تاثیر استفاده از مواد مدرج تابعی (اف. جی. ام.) بر دمای دیواره مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته و مشاهده می‌شود که در صورت استفاده از این مواد در ساخت محفظه پیشران، با توجه به استفاده از سرامیک در این مواد و ماهیت عایق‌بودن سرامیک، دمای دیواره حدود 25 درصد افزایش، انتقال حرارت از محفظه پیشران به مقدار قابل توجهی کاهش و نهایتاً رانش افزایش خواهد یافت.