بررسی عددی اثر پیش خلاء سازی در زمان راه اندازی دیفیوزر خروجی گاز مافوق صوت در استند خلاء

در مقاله حاضر عملکرد یک دیفیوزر خروجی گاز مافوق صوت در زمان روشن شدن یک موتور فضایی در تست زمینی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور تحلیل های عددی غیردائم جریان گازهای احتراقی در دیفیوزر مزبور با پروفیل فشار- زمان محفظه احتراق انجام شده است. فیزیک جریان در دیفیوزر و عملکرد آن در لحظه روشن شدن موتور در شرایط بدون پیش خلاء سازی و با پیش خلاء سازی بخش هایی از دیفیوزر و محفظه تست مورد بررسی قرار گرفته اند. اثر پیش خلاء سازی در کاهش زمان راه اندازی دیفیوزر (زمان احراز شرایط خلاء در پیرامون نازل موتور) نشان داده شده است. در ادامه، اثر انتخاب ناحیه پیش خلاء سازی بر زمان راه اندازی دیفیوزر خروجی گازها با شبیه سازی عددی جریان مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج تحلیل عددی در قالب تشریح برخی از کمیت های جریان، مانند عدد ماخ و فشار استاتیک در زمان های مختلف ارائه شده است. نشان داده شده که با شرایط اولیه بدون پیش خلاء (فشار و دمای اتمسفر محلی) در حدود s 2/1 زمان لازم است تا دیفیوزر راه اندازی شده و شرایط خلاء نسبی را در پیرامون نازل و محفظه تست ایجاد نماید. در صورت استفاده از گزینه پیش خلاء سازی، راه اندازی دیفیوزر در زمان کوتاه تری اتفاق می افتد. بررسی های عددی حاضر نشان می دهند که اثر فضای پیش خلاء سازی در عملکرد راه اندازی دیفیوزر قابل ملاحظه است. هرچه فضای بیشتری در طول دیفیوزر پیش خلاء شده باشد، راه اندازی دیفیوزر در مدت زمان کوتاه تری اتفاق می افتد، از طرفی، افزایش فضای پیش خلاء سازی از ناحیه محفظه تست نتیجه عکس داشته و باعث بزرگتر شدن مدت زمان راه اندازی دیفیوزر می شود.