تحلیل و شبیه سازی عددی توزیع حرارتی موتور پالس جت

موتور پالس جت از جمله ساده ترین موتورهای جت میباشد این موتورها توربین، کمپرسور و یا شفت ندارد و احتراق در آنها به صورت تناوبی صورت می پذیرد. موتورهای پالس جت در ابتدا جهت استفاده در مقاصد نظامی توسعه و به کار گرفته شد. اما در عصر حاضر با توجه به اینکه روش ساخت و هزینه صرف شده برای تولید آنها بسیار ساده و اندک میباشد از پالس جت به عنوان پیشرانه موشک های بالستیک، پهپادها و یا مقاصد آموزشی استفاده میشود . در این مطالعه با شبیه سازی عددی احتراق پالسی در یک موتور پالس جت بدون دریچه، نمونه و با استفاده از نرم افزار Ansys CFX توزیع حرارتی و انتقال حرارت روی بدنه یک موتور پالس جت نمونه با سوخت پروپان شبیه سازی شده و همچنین در راستای توسعه عملکرد موتورهای پالس جت اثرات تغییر هندسه و نوع سوخت، دو نمونه پالس جت یکی با طول 1.2 برابر و دیگری با سوخت متان، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. در این شبیه سازی از روش حل معادلات جداگانه استفاده شده و احتراق با گسسته سازی اویلر مرتبه دوم عقب رو مدل گردیده اند معادله مومنتوم نیز از مدل آشفتگیK-Ɛ استاندارد به صورت ناپایا حل شده و مدل واکنش تک مرحله ای وستبروک درایر همراه با EDMنیز جهت شبیه سازی فرآیند احتراق، در نظرگرفته شده است. در ورودی دامنه محاسباتی شرط مرزی دبی ورودی برای تعیین شار جرمی و از مقادیر دمایمحیط و فشار یک اتمسفر برای شرایط مرزی ورودی استفاده شده است. شبکه تولید شده از نوع سازمان یافته و استقلال حل از شبکه نیز انجام گرفته است . نتایج حاصل از مطالعات عددی نشان داد که بیشینه دمای پوسته در انتهای اگزوز به وجود آمده و توزیع حرارتی برای متان باعث انتقال منطقه اکسترمم دمایی به سمت محفظه احتراق گردیده است. همچنین افزایش طول مجرای خروجی تغییر محسوسی را در توزیع حرارتی ایجاد شده روی پوسته موتور ایجاد نمی کند و تنها باعث افزایش فرکانس فرآیند احتراق پالسی در موتور میگردد. با توجه به دمای پوسته و شار حرارتی انتقال یافته از محفظه احتراق، برای بدنه پالس جت میتوان از فولادهای ضدزنگ با گریدهایSS316و SS310و SS304 و نیز سوپر آلیاژهای کرم نیکل وکربن استفاده نمود.