22351

طراحي انژكتور هم محور دوپايه چرخشي

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1399-1396

1399/02/29

دكتر حجت قاسمي

مكانيك

انژكتورهاي هم¬محور دوپايه چرخشي، به‌طور گسترده‌اي در موتورهاي موشك مايع استفاده مي‌شوند. مزاياي آن‌ها شامل عملكرد بالا، اختلاط و توزيع يكنواخت پيشران و همچنين نياز به سطح دقت پايين‌تري براي فناوري ساخت است. در اين پژوهش يك انژكتور هم¬محور دوپايه چرخشي اختلاط در خارج طراحي شده است. اين نوع انژكتورها، از يك انژكتور داخلي و يك انژكتور خارجي چرخشي به صورت هم‌مركز تشكيل شده¬اند كه در آن سيال از طريق ورودي‌هاي مماسي كه بر ديواره هر انژكتور وجود دارد، وارد محفظه چرخش انژكتور داخلي و خارجي مي¬شود. هنگامي كه سيال از ورودي¬هاي مماسي عبور مي¬كند، مومنتوم زاويه¬اي بر روي مايع اعمال مي‌شود كه منجر به حركت چرخشي سيال مي¬شود. تحت تأثير نيروي گريز از مركز، صفحه مخروطي توخالي دواري توسط انژكتور داخلي و خارجي به صورت هم‌مركز مشاهده مي‌شود كه اسپري انژكتور داخلي توسط اسپري انژكتور خارجي محصور شده است و در خارج از دهانه انژكتور باهم تركيب مي¬شوند. روش ارائه شده براي طراحي انژكتور در اين پژوهش، مبتني بر روش طراحي توسط بازاروف و يانگ است. براي انژكتور ساخته شده، در آزمايش¬هاي سرد با آب، دبي جرمي و ضريب تخليه بخش¬هاي داخلي و خارجي اندازه گرفته شد. براي انژكتور داخلي با افزايش فشار تزريق از 0/50 بار تا 7/55 بار، ضريب تخليه از 0/203 به 0/195 كاهش مي‌يابد و براي انژكتور خارجي با افزايش فشار تزريق از 0/15 بار تا 6/91 بار، ضريب تخليه از 0/092 به 0/084 كاهش مي‌يابد. در ادامه با استفاده از روش عكس¬برداري، زاويه و طول فروپاشي اسپري خروجي از انژكتورها هنگامي كه هر يك به صورت جداگانه پاشش مي¬شوند، پرداخته شد. سپس به بررسي شرايط فرايند ادغام و جدايش هنگامي كه سيال به صورت همزمان از هر دو انژكتور خارج مي¬شود، پرداخته شد. هنگامي فشار تزريق انژكتور داخلي بيشتر از 0/ 1 بار و فشار تزريق انژكتور خارجي بين 0/30 بار تا 0/95 بار است، صفحه انژكتور داخلي صفحه انژكتور خارجي را به سمت خود مي‌كشد. همچنين هنگامي كه فشار تزريق انژكتور داخلي بيشتر از 0/8 بار و فشار تزريق انژكتور خارجي بيشتر از 0/95 بار است، صفحه انژكتور خارجي صفحه انژكتور داخلي را به سمت خود مي‌كشد؛ و در اين نقاط از فشار تزريق، اسپري‌ها همواره در حالت ادغام قرار دارند. در انتها به بررسي زاويه و طول فروپاشي ادغام اسپري هنگامي كه براي انژكتور داخلي فشار ثابت و براي انژكتور خارجي فشار افزايش يافت و بلعكس، زاويه و طول فروپاشي ادغام اسپري اندازه گرفته شد.

1399/05/23

Design Dual Swirl Coaxial Injector

9/30/2020 12:00:00 AM

Dual Swirl Coaxial Injector are widely used in liquid rocket engines. Their advantages include high performance, uniform mixing and distribution of propellants, as well as the need for a lower level of precision for manufacturing technology. In this research, an externally Dual Swirl Coaxial Injector is designed. As the fluid passes through the tangential inlets, an angular momentum is applied to the fluid, causing the fluid to rotate. Under the influence of centrifugal force, the rotating hollow conical plate is observed centrally by the internal and external injectors, where the internal injector spray is surrounded by the external injector spray and combines outside the injector orifice.The method proposed for injector design in this research is based on the design method by Bazarov and Yang. For the built injector, in cold tests with water, mass flow and discharge coefficient of internal and external parts were measured.For internal injector with increasing injection pressure from 0.50 bar to 7.55 bar, discharge coefficient decreases from 0.203 to 0.195 and for external injector with increasing injection pressure from 0.15 bar to 91.6 bar, coefficient Discharge decreases from 0.092 to 0.084. Next, using the imaging method, the angle and length of the collapse of the spray output from the injectors, when each is sprayed separately, were investigated. Then, the conditions of the merger and separation process when the fluid exits both injectors simultaneously were investigated. When the internal injector injection pressure is more than 0.1 bar and the external injector injection pressure is between 0.30 bar and 0.95 bar, the internal injector plate pulls the external injector plate towards itself. Also, when the internal injector injection pressure is more than 0.8 bar and the external injector injection pressure is more than 0.95 bar, the external injector plate pulls the internal injector plate towards itself; And at these points of the injection pressure, the sprays are always in a state of integration. Finally, the angle and length of the collapse of the spray joint were measured when the pressure was constant for the internal injector and the pressure was increased for the external injector, and vice versa, the angle and length of the collapse of the spray joint were measured.