การศึกษาเชิงตัวเลขของการไหลแก๊สและการเสียดกร่อนสำหรับปลายท่อจรวดความเร็วเหนือเสียง

Main Article Content

จตุพร ทองศรี
กมลวรรณ สระทองฮ่วม
อดุลยศักดิ์ บุญพันธ์

บทคัดย่อ

การพัฒนาระบบขับเคลื่อนของจรวดความเร็วเหนือเสียงให้มีประสิทธิภาพสูง จำเป็นต้องประกอบไปด้วยความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับการไหลของแก๊สและการเสียดกร่อนภายในปลายท่อจรวด ในงานวิจัยนี้การศึกษาเชิงตัวเลข ได้แก่ พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ และการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ ได้ถูกนำมาใช้เพื่อความเข้าใจดังกล่าวด้วยการใช้ปลายท่อจรวดขนาด 122 มม. เป็นกรณีศึกษาในสภาวะขึ้นกับเวลาพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณแสดงการไหลของแก๊ส ซึ่งนำไปสู่คลื่นกระแทก อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ ภายในปลายท่อซึ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบจริงภาคสถิตย์ ผลเหล่านี้ถูกนำไปใช้เป็นเงื่อนไขสำหรับตรวจสอบการเสียดกร่อนโดยใช้การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ ผลการจำลองด้วยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์แสดงให้เห็นถึงความเครียดซึ่งเกิดจากความดันและอุณหภูมิของแก๊ส นอกจากนี้ยังพบอีกว่า ยิ่งความเครียดมากยิ่งทำให้มีการเสียดกร่อนมาก บริเวณด้านหน้าของจรวดมีการเสียดกร่อนมากกว่าด้านหลังของจรวดซึ่งสอดคล้องกับการทดสอบจริงภาคสถิตย์ ผลที่ได้จากงานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้เพื่อปรับปรุงปลายท่อจรวดขนาด 122 มม. และแบบอื่นให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นซึ่งลดการเสียดกร่อนได้

Downloads

Article Details

How to Cite
[1]
ทองศรี จ., สระทองฮ่วม ก., และ บุญพันธ์ อ., “การศึกษาเชิงตัวเลขของการไหลแก๊สและการเสียดกร่อนสำหรับปลายท่อจรวดความเร็วเหนือเสียง”, Def. Technol. Acad. J., ปี 4, ฉบับที่ 9, น. 94–107, ส.ค. 2022.
บท
บทความวิจัย

References

Prathibha, M., Satyanarayana, M., Naidu, S., “CFD analysis on a different advanced rocket nozzles”, Int. J. Eng. Adv. Tech., 4 (6), 2015, pp. 14-22.

Roy, P., Mondal, A., Barai, B., “CFD analysis of rocket engine nozzle”, Int. J. Adv. Eng. Res. Sci., 3 (2), 2016, pp. 39-46.

Nayeem, S., Chaitanya, S., Krishna, G.M., et al., “Optimization of convergentdivergent taper agle with combustion chamber of rocket engine through numerical analysis”, Int. J. Innov. Tech. Expl. Eng., 9 (6), 2020, pp. 76-81.

Baidya, R., Pesyridis, A., Cooper, M., “Ramjet nozzle analysis for transport aircraft configuration for sustained hypersonic flight”, Appl. Sci., 8, 2018, 574.

Afzali, B., Karimi, H., “Numerical investigation on thermos-acoustic effect and flow characteristics in semi-conical Hartmann-Sprenger resonance tube”, Proc. IMechE. Part G: Aero. Eng., 0(0), 2016, pp. 1-17.

Dangi, D.R., Thaker, P.B., Harichandan, A.B., “Flow analysis of rocket nozzle using method of characteristics”, Proc. 6th ICRTEST, Punjab, India, 8 Jan 2017, pp. 915-922.

Saengo, C., Palsarn, S., Boonpan, A., “Insulation analysis for rocket’s nozzle to reduce deformation of nozzle shape”, 35th ME-NETT, 20-23 Jul 2021, Nakhon Pathom, Thailand, AME0002. (in Thai)

Hui, W.H., Bao, F.T., Wei, X.G., Liu, Y., “Ablation performance of a 4D-braided C/C composite in a parameter-variable channel of a Laval nozzle in a solid rocket motor”, New Carbon Mater., 32 (4), 2017, pp. 365-373.

Gross, P.G., Boyd, I.D., “Reduce reaction mechanism for rocket nozzle ablation simulations”, J. Thermophys. Heat. Tr., 32 (2), 2018, pp. 1-11.

Gross, P.G., Boyd, I.D., “Conjugate analysis of rocket nozzle ablation”, J. Thermophys. Heat. Tr., 56 (5), 2019, pp. 1-22.

Zhang, X., Wang, Z., Wang, R., et al., “Numerical simulation of chemical ablation and mechanical erosion in hybrid rocket nozzle”, Acta Astronaut., 192, 2022, pp. 82-96.

Babu, G.V., Murphy, V.B., “Prediction of thermal ablation in rocket nozzle using CFD and FEA”, Int. J. Comp. Mater. Sci. Eng., 9 (3), 2020, 2050014.

ANSYS Inc., “How fluid-structure interaction works and why it’s important”, Available: https://www.ansys.com/blog/fluid-structure-interaction-explained (accessed on 10 May 2022)

Huc, N.,“Conjugate heat transfer”, Available: https://www.comsol.com/blogs/conjugate-heat-transfer/ (accessed on 10 May 2022)

Narayana, K.P.S.S., Reddy, K.S., “Simulation of convergent divergent rocket nozzle using CFD analysis”, IOSR J. Mech. Civil Eng., 13 (4), 2016, pp. 58-65.

Deshpande, N.D., Vidwans, S.S., Mahale, P.R., et al., “Theoretical and CFD analysis of De Laval nozzle”, Proc. 4th IRF Int. Con., Punc, 16 Mar 2014, pp. 61-64.

Patel, M.S., Mane, S.D., Raman, M., “Concept and CFD analysis of De Laval nozzle”, Int. J. Mech. Eng. Tech., 7 (5), 2016, pp. 221-240.

NASA, “Rocket thrust equation”, Available: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/rockth.html# (accessed 10 May 2022)

Ansys, Inc., “Fluent theory guide 17.1”, ANSYS, Inc.: Canonburg, PA, USA, 2016.

Khongsin, J., Thongsri, J., “Numerical investigation on the performance of suction head in a cleaning process of hard disk drive factory”, ECTI Trans. Electr. Eng. Electron. Commun., 18 (1), 2020, pp. 28-34.

Puangburee, L., Busayaporn, W., Kaewbumrung, M., Thongsri, J., “Evaluation and improvement of ventilation system inside Low-cost automation line to reduce particle contamination”, ECTI Trans. Electr. Eng. Electron. Commun., 18 (1), 2020, pp. 35-44.

Jansaengsuk, T., Kaewbumrung, M., Busayaporn, W., Thongsri, J., “A proper shape of the trailing edge modification to solve a housing damage problem in a gas turbine power plant”, Processes, 9, 2021, 705.

Thongsri, J. Tangsopa, W., Khongsin, J., “A suitable shape of the suction head for a cleaning process in a factory developed by computational fluid dynamics”, Processes, 9, 2021, 1902.

Ansys, Inc., “Ansys mechanical user’s guide”, ANSYS, Inc.: Canonburg, PA, USA, 2016.