شبیه سازی عددی سه بعدی جریان سیمولنت ژل در یک انژکتور فشاری پیچشی بر اساس مدل توانی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مالک اشتر/ مجتمع دانشگاهی شیمی و مهندسی شیمی

2 مهندسی شیمی، مجتمع شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 مهندسی هوافضا، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

پیشرانه های ژل به علت برخورداری از مزایای هر دو پیشرانه جامد و مایع آینده امید بخشی را در صنایع هوا فضا دارند. پیشرانه های ژل بر خلاف پیشرانه مایع مادر، دارای رفتاری غیر نیوتونی هستند که باعث پیچیدگی رفتار آن-ها در سیستم پیشرانش به خصوص در فرآیند اتمیزاسیون می شود. در این مقاله جریان داخلی انژکتور فشاری پیچشی برای پیشرانه ژل بر اساس مدل توانی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی مورد مطالعه قرار گرفت. شبیه سازی ها به صورت 3 بعدی و بر اساس مدل حجم سیال (VOF) در مقادیر مختلف شاخص تطابق و شاخص جریان رفتار سیال در دبی ورودی ثابت انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش مقدار شاخص رفتار جریان سیال (n) فشار تزریق مورد نیاز در دبی جرمی یکسان کاهش پیدا می کند. فشار تزریق مورد نیاز برای دبی kg/s 063/0 برای n=0.2، 8/1 مگاپاسکال و برای n=0.6، 45/0 مگاپاسکال به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که افزایش شاخص تطابق، از نظر الگوی جریان بیشترین تاثیر را در بخش محفظه چرخش انژکتور دارد به طوری که طول هسته هوای تشکیل شده در راستای محور انژکتور، با افزایش شاخص تطابق، کاهش می یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

3D Numerical simulation of gel simulant flow in a pressure swirl injector based on power-law model

نویسندگان [English]

  • ali saberimoghaddam 1
  • Farhad Mansourizadeh 2
  • Mohammad Mahdi Bahri Rasht Abadi 2
  • Esmaeil Valizadeh 3
1 Malek-ashtar University of Technology Department of Chemistry and Chemical Engineering
2 Chemical Engineering, Faculty of chemistry and Chemical Engineering, Malek-ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 Aerospace Engineering, Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Gel propellants are promising in the aerospace industry due to the benefits of both solid and liquid propellants. Unlike their base liquid propellants, the gel propellants have a non-Newtonian behavior that complicates their behavior in the propulsion system, especially in the atomization process. In this paper, the internal flow of a pressurized swirl injector for gel propulsion was studied using computational fluid dynamics based on the power law model. The simulations were performed in 3D mode and based on the volume of fluid model (VOF) in different values of the consistency and flow index of the fluid behavior at a constant inlet flow rate. The results showed that by increasing the value of fluid flow behavior index (n), the required pressure decreases for a same mass flow rate. The required pressures of the fluid flow of 0.063 kg /s were obtained as 1.8 and 0.45 MP for n = 0.2 and n = 0.6 respectively. The results also showed that increasing the consistency index, in terms of flow pattern, has the greatest impact on the injector swirl chamber so that the length of the air core formed along the injector axis decreases with increasing the conformity index.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pressure Swirl Injector
  • Gel Propellant
  • Atomization
  • Power-law model
  • Shear thinning