تحلیل عددی و تجربی فناشوندگی در نازل های گرافیتی موتورهای سوخت جامد

سپرهای حرارتی نقش مهمی در موتورهای سوخت جامد ایفا می کنند. کاربرد زیاد سپرهای حرارتی در گلوگاه این موتورها، به دلیل تاثیر خوردگی این ناحیه بر فشار محفظه احتراق و نهایتا بازده حرارتی موتور، موجب اهمیت مطالعه سپرهای حرارتی شده است. پیش بینی صحیح مقدار پسروی سطح گلوگاه، منجر به طراحی بهینه موتور، به ویژه در موتورهایی با زمان سوزش بالا می شود. در این پژوهش، خوردگی نازل گرافیتی در موتورهای سوخت جامد برای یک سوخت مرکب با ترکیب خاص مورد بررسی قرار گرفته است. مدل عددی استفاده شده شامل حل معادلات ناویر استوکس جریان سیال، معادلات ترمودینامیکی داخل موتور، معادلات ترموشیمی و هدایت حرارتی سطح نازل است. جهت اعتبارسنجی نتایج مدل عددی، یک موتور سوخت جامد کامل از نوع کارتریجی با نازل گرافیتی و سوخت با پایه پلی استری آزمایش و توسط دستگاه اسکنر سه بعدی مقدار خوردگی سطح داخلی نازل اندازه گیری شده است. مقایسه نتایج بیانگر مطابقت خوب خروجی مدل عددی با داده های تجربی (با اختلاف در حدود 4 درصد) در گلوگاه و حوالی آن است. نتایج تجربی نشان می دهد که مقدار فناشوندگی در ناحیه ورودی گلوگاه بیشترین مقدار را دارد و در ناحیه واگرایی نازل، تقریبا ثابت و برای موتور تست شده حدود 0/2 میلی متر است. این نتایج به دلیل تاثیر قابل توجه خوردگی و تغییر هندسه گلوگاه نازل بر بازده حرارتی موتور، حائز اهمیت است و می تواند در تحلیل و طراحی موتورهای سوخت جامد استفاده شود.