بررسی تاثیر رفتار رئولوژی پیشرانۀ ژل بر مشخصه‌های اتمیزاسیون انژکتور جریان پیچشی

پیشرانه های ژل به علت برخورداری از مزایای هر دو پیشرانه جامد و مایع آیندۀ امید بخشی در کاربردهای هوافضایی دارند. پیشرانه های ژل پیشرانه‌های مایعی هستند که خواص رئولوژیکی آن ها با افزودن ژل‌کننده و برخی افزودنی‌ها تغییر می کند. خواص رئولوژیکی پیشرانه تاثیر زیادی بر فرآیند اتمیزاسیون آن دارد، بنابراین در این مقاله ضمن معرفی خواص رئولوژیکی پیشرانۀ ژل، به تاثیر خواص این پیشرانه بر اتمیزاسیون در انژکتور جریان پیچشی پرداخته شده و برخی نکات مهم جهت طراحی انژکتور جریان پیچشی، به منظور افزایش کیفیت اتمیزاسیون پیشرانۀ ژلی ارائه شده است. نتایج حاصل از بررسی‌ها نشان دادند که بالا بودن ویسکوزیتۀ اولیۀ پیشرانۀ ژل نسبت به پیشرانۀ مایع مادر موجب افزایش ضریب تخلیه، اندازه قطر قطرات و طول شکست صفحات ژل و کاهش زاویۀ پاشش در انژکتور جریان پیچشی می‌شود و از نظر میزان اثرگذاری بر عملکرد سیستم پیشرانش ژل اندازۀ قطر قطرات از اهمیت بیشتری برخوردار است. همچنین، با توجه به خاصیت نازک‌شوندگی برشی پیشرانۀ ژل و امکان اتمیزاسیون پیشرانۀ ژل با انژکتور جریان پیچشی، به منظور بهبود اتمیزاسیون پیشرانۀ ژل، طراحی انژکتور جریان پیچشی باید به‌گونه‌ای باشد که نرخ برش بیشتری به پیشرانۀ ژل جهت کاهش ویسکوزیته اولیه آن اعمال کند. ‌‌

investigation of effect of rheological behavior of gelled propellant on atomization characteristics of swirl injector

the gelled propellants have a promising future for aerospace applications because of possessing the advantages of both solid and liquid propellants. a gel propellant is a liquid propellant whose rheological properties have changed by the addition of gellant and other additives. the rheological properties of the propellant have a significant influence on the atomization process. in this paper, the rheological properties of the gel propellant are introduced. then, the effect of gel propellant properties on the atomization in the swirl injector has been investigated. subsequently, some important points for designing a swirl injector that can influence enhancing the atomization quality of the gelled propellant are presented. the results of the studies revealed that higher initial viscosity of the gelled propellant compared with the mother liquid propellant cause increase in the discharge coefficient, the size of droplet diameter, and the breakup length of the gel sheet while causing a decrease of spray cone angle in the swirl injector compared with liquid propellant and in the point of view of influenced by the size of droplet diameter on the gel propulsion system. considering the shear thinning effect of the gel propellant and ability to atomization of gelled propellant by swirl injector, to improve the quality of the atomization of gel propellant, the design of the swirl injector should be such that the shear rate applied on the gel propellant should be increased to conquer the initial viscosity of the gel.