طراحی و شبیه‌سازی تک‎انژکتور کاپیلاری و صفحه انژکتور دایروی برای میکرورانشگر تک مولفه‌ای کم‎پیشران

میکرورانشگرهای تک مولفه ای هیدرازینی به طور گسترده در ماموریت های فضایی استفاده می شوند. بیشترین کاربرد این میکرورانشگرها در سیستم های کنترلی واکنشی است.در این پژوهش ابتدا طراحی و شبیه‏سازی انژکتور کاپیلاری تک و سپس طراحی و شبیه‎سازی صفحه انژکتور دایروی سه سوراخه یک میکرورانشگر تک‎مولفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انجام گرفت. به منظور شبیه‏سازی انژکتور و صفحه انژکتور روش حجم سیال (vof) بکار گرفته شد و آشفتگی جریان هم با استفاده از مدل k-ε شبیه‏سازی شد. با بررسی نتایج، مشخص گردید انژکتور و صفحه انژکتور طراحی شده توانایی تامین دبی جرمی مورد نظر میکرورانشگر را در اختلاف فشار معین طراحی دارند. از این رو ابعاد نهایی برای ساخت و استفاده در رانشگر تک مولفه‌ای هیدرازینی 10 نیوتنی انتخاب شدند. در نسخه قبلی این تراستر 10 نیوتنی، از انژکتور جریان پیچشی با پاشش چتری توخالی استفاده شده بود. اما در طرح جدید با انژکتور کاپیلاری به دلیل چتر کوچک و توپر انژکتور، طراح محفظه کاتالیستی قادر است تا ابعاد محفظه را به اندازه چشمگیری کاهش دهد که هم حجم کاتالیست مصرفی گران‎قیمت ایریدیوم کاهش می‏‎یابد و هم بالتبع ابعاد و وزن میکرورانشگر کاهش می‎یابد.

design and simulation of single capillary injector and circular injector plate for a monopropellant thruster

hydrazine monopropellant thrusters are widely used in space missions. the most common use of these thrusters is in reactive control systems.in this research, design and simulation of a single capillary injector and three-hole circular injector plate of a 10n hydrazine monopropellant thruster were performed. ansys fluent software was used to simulate the injector and injector plate . volume of fluid (vof) method was used to simulate such a flow and turbulence was simulated by k-e model. the characteristics of the injector and injector plate including mass flow rate and average velocity in the injector nozzle were calculated by changing the inlet pressure. the results showed that the injector and the injector plate have the ability to supply the desired mass flow rate of the monopropellant thruster at a known design pressure. in fact the capillary injector has replaced swirl injector with hollow cone spray used in the previous version of this thruster. the dimension of the chamber was significantly reduced by using the capillary injector, which reduces both the volume of the expensive iridium catalyst and weight of the thruster.