ارزیابی عددی بستر آزمون یک موتور انتقال مداری در شرایط اولیه خلاء

هدف از این تحقیق، ارزیابی بستر آزمون یک موتور انتقال مداری در حالت اولیه فشار پایین (خلاء نسبی) فضای داخلی موتور است. در تست‏های زمینی معمول موتور در محیط شبیه‏ساز ارتفاع بالا، فضای داخلی موتور در حالت اولیه فشار اتمسفر محلی قرار دارد. در حالی‌که، در زمان ماموریت مداری ممکن است شرایط اولیه خلاء در فضای داخلی موتور برقرار باشد. بنابراین، برای اطمینان از عملکرد مناسب بالستیک داخلی، لازم است که عملکرد موتور با پیش خلاء‏سازی فضای داخلی آن تست شود. برای این منظور، ابتدا با بررسی تئوری، مناسب بودن هندسه یک دیفیوزر خروجی گاز مافوق صوت برای این نوع تست مطرح شده، سپس، از شبیه‏سازی عددی جریان برای بررسی طرح استفاده شده است. شبیه‏سازی عددی غیردائم با اعمال پروفیل‏های فشار- زمان موتور به عنوان شرط مرزی ورودی انجام شده است. بررسی‏ها نشان می‏دهد که دو پدیده مافوق صوت شدن جریان در دیفیوزر در فشارهای موتور خیلی پایین و تخلیه جریان برگشتی به محفظه خلاء، مانع از تاثیرگذاری قابل توجه شرایط محیطی در جریان داخل نازل می‌شود، به طوری‌که از لحظه اولیه شروع به کار موتور تا راه‏اندازی پایدار دیفیوزر، جریان در نیمه اولیه نازل در حالت مافوق صوت قرار دارد. بنابراین، بالستیک داخلی موتور مستقل از شرایط محیط بیرون ارزیابی می‏شود

numerical evaluation of a test bed of an orbital transmission engine in an initial vacuum condition

the purpose of this research is to evaluate a ground test bed of an orbital transmission engine with pre-evacuation of the engine’s internal space. in the usual tests on the ground, the initial pressure of the engine is atmospheric pressure. while during the orbital mission, the internal space of the engine may be in the vacuum pressure. therefore, to ensure the proper performance of internal ballistics, it is necessary to test the performance by pre-evacuating its internal space. in this research, first, the suitability of an exhaust diffuser for this type of test is investigated numerically. then, the unsteady numerical simulations have been done by applying the pressure-time profiles of the engine as the boundary condition of the inlet pressure. investigations show that the two phenomena of flow being supersonic in the diffuser at very low engine pressures and the discharge of the return flow to the vacuum chamber prevent the significant influence of environmental conditions on the flow inside the nozzle. so, from the initial moment to the stable working of the diffuser, the flow in the first half of the nozzle is in the supersonic state. therefore, the internal ballistics of the engine is evaluated independently of the conditions of the outside environment