مطالعه عددی تاثیر دبی جرمی و نسبت سوخت به اکسیدکننده بر تراست، ایمپالس ویژه و فشار محفظه راکت هیبریدی مبتنی بر احتراق سوخت پارافین

پژوهش حاضر به مطالعه‌ی تاثیر دبی جرمی ورودی سوخت پارافین و اکسیدکننده دی نیتروژن اکسید، نسبت o/f در محفظه احتراق راکت هیبریدی روی کمیت‌های فشار محفظه، تراست و ایمپالس ویژه پرداخته است. محفظه احتراق به انضمام یک منطقه محیطی در حوزه محاسبات گنجانده شده است. یک شبیه‌سازی دو بعدی حالت پایدار با رویکرد ناویراستوکس با میانگین رینولدز (rans) و بهره‌گیری از مدل آشفتگی κ-ε استاندارد همراه با مدل اتلاف گردابی (edm) برای برهم‌کنش شیمی –آشفتگی (tci) استفاده می‌شود. اکسیدکننده و سوخت در فاز گازی وارد حوزه می‌شوند. شبکه‌بندی از نوع منظم و ثابت است. نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی مقاله اعتبارسنجی مقایسه شده و در شبیه‌سازی بیشترین مقدار میانگین انحراف 65.6 درصد است. با افزایش 67.27 درصد نسبت o/f در شبیه‌سازی دو بعدی میانگین فشار محفظه احتراق 38.22 درصد افزایش، میانگین تراست 52.29 درصد افزایش و میانگین ایمپالس ویژه 28.18 درصد ‌افزایش ‌یافته است. با افزایش43.38درصد نسبت o/f میانگین فشار محفظه احتراق 64.37 درصد افزایش، میانگین تراست 31.53 درصد افزایش و میانگین ایمپالس ویژه 28.19 درصد ‌افزایش ‌داشته است.

numerical study of the effect of mass flow rate and ratio of fuel to oxidizer on thrust, specific impulse and chamber pressure of a hybrid rocket based on paraffin fuel combustion

the current research has studied the effect of the input mass flow rate of paraffin fuel and dinitrogen oxide oxidizer, o/f ratio in the combustion chamber of a hybrid rocket on the quantities of chamber such as its pressure, thrust and specific impulse. the combustion chamber as well as a peripheral area are included in the calculation area. a two-dimensional steady-state simulation with a reynolds-averaged navier–stokes (rans) approach using the standard κ-ε turbulence model together with the eddy dissipation model (edm) is used for the chemistry-turbulence interaction (tci). oxidizer and fuel enter the field in gas phase. the grids are structured. the simulation results are compared with the experimental data of the validation article and in the simulation, the highest average deviation value is 6.65%. by increasing the o/f ratio by 27.76% in the two-dimensional simulation, the average pressure of the combustion chamber has increased by 38.22%, the average thrust has increased by 52.29%, and the average specific impulse has increased by 18.28%. with the increase of o/f ratio by 38.43%, the average pressure of the combustion chamber has increased by 37.64%, the average thrust has increased by 53.31%, and the average specific impulse has increased by 19.28%.