مدل‎سازی دینامیکی یک موتور سوخت مایع الکتروپمپی خاص

محورهای موضوعی : یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی

داوود رمش ¹ (دانش آموخته مقطع دکترا، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی)
حسن ناصح ² (استادیار پژوهشگاه هوافضا- وزارت علوم، تحقیقات و فناوری)
حدیثه کریمائی ³ (عضو هیات علمی پژوهشگاه هوافضا)
سیده فاطمه میرمحمدی ⁴ (Iran, Tehran, Shahrak-e-Gharb, Iranzamin Ave ,Mahestan St, 15th Alley)
سید محمد جواد هاشمی همامی ⁵ (Iran, Tehran, Shahrak-e-Gharb, Iranzamin Ave ,Mahestan St, 15th Alley)

تاریخ دریافت : 1402/03/22 تاریخ پذیرش : 1402/05/18 تاریخ انتشار : 1402/06/01

کلید واژه: مدل‏سازی دینامیک غیرخطی, موتور سوخت مایع, الکتروپمپ, سیمولینک,

چکیده مقاله :

امروزه مواجهه با چالش های فناوری های دمشی و توربوپمپی در سامانه های پیشرانش فضایی سوخت مایع از یک سو و از سوی دیگر پیشرفت و توسعه صنعت تامین انرژی و توان (دسترسی به فناوری های جدید باتری)، استفاده از این فناوری را در صنایع پیشرفته فضایی نظیر صنعت پیشرانش فضایی امری اجتناب ناپذیر نموده است. با توجه به این تحول، هدف در این پژوهش مدل سازی دینامیک غیرخطی سامانه پیشرانش فضایی مجهز به الکتروپمپ می باشد. برای مدل سازی این سامانه شامل محفظه احتراق، مخازن سوخت و اکسید کننده و سیستم فشارگذاری مربوطه می‌باشد. بنابراین، در این سامانه تغذیه به منظور سوخت رسانی از مخازن به موتور و افزایش فشار برای ایجاد امکان پاشش مناسب سیال به درون محفظه احتراق از پمپ هایی که توسط یک موتور الکتریکی روشن می شوند، بهره گرفته می شود. برای این منظور، از مجموعه روابط حاکم در محیط سیمولینک نرم افزار متلب استفاده شده است. نتایج حاصل از مدلسازی شامل نمودارهای پارامترهای هدف این پژوهش که شامل تغییرات سرعت زاویه‌ای در زمان، تغییرات فشار محفظه احتراق بر حسب زمان و تغییرات دبی مولفه سوخت و اکسید کننده به محفظه احتراق بر حسب زمان می باشند، ارائه شده است. در پایان، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از مرجع معتبر مقایسه و صحه گذاری گردید.

چکیده انگلیسی:

This research aims to model the nonlinear dynamics of the space propulsion system equipped with an electro-pump. For modeling, this system includes the combustion chamber, fuel and oxidizer tanks, and the corresponding pressurization system. A set of governing equations has been modeled in the Simulink of MATLAB software. The results of the modeling including changes in the angular velocity versus the time, changes in combustion chamber pressure versus the time, and changes in the mass flow rate of the fuel and oxidizer to the combustion chamber versus the time, are presented. In the end, the obtained results are compared with the results of the available engine and in addition to validating the results, it is possible to confirm and validate the performance of the electro-pump in a liquid fuel engine. The results showed that the angular velocity rate, the average acceleration rate of the combustion chamber, the average flow rate of the oxidizer to the combustion chamber and the average flow rate of the fuel to the combustion chamber obtained from the simulation and the available reference have a maximum error of 20%. The amount of difference in the conceptual design stage is free of problems. In addition, the trend of the graphs is similar.