การไหลของแก๊สและการเสียดกร่อนในปลายท่อจรวด ตรวจสอบด้วยการจำลองคอมพิวเตอร์
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
การออกแบบจรวดสมรรถนะสูงจำเป็นต้องมีองค์ความรู้เกี่ยวกับระบบป้องกันความร้อน ซึ่งบริเวณปลายท่อจรวด (Nozzle) จะมีชั้นของฉนวน (Insulation layer) ทำหน้าที่ป้องกันความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ (Combustion) ไม่ให้อุณหภูมิสูงเกินไปจนทำให้ชั้นโครงสร้างโลหะเกิดความเสียหายซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของจรวดลดลง เมื่อเชื้อเพลิงจรวดเผาไหม้ ความร้อนที่เกิดจากการไหลของแก๊ส (Gas flow) จะทำให้ผิวของฉนวนดังกล่าวเกิดการเสียดกร่อน (Ablation) และเสียสภาพ (Deteriorate) ในต่างประเทศแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (Mathematical model) อย่างง่ายได้ถูกพัฒนาขึ้นโดยอาศัยพื้นฐานของทฤษฎีการถ่ายเทความร้อน (Heat transfer), ปฏิกิริยาเคมี (Chemical reaction) และพลศาสตร์ของไหล (Fluid dynamics) เพื่อใช้อธิบายการเสียดกร่อน การไหลของแก๊ส และอุณหภูมิภายในชั้นฉนวนกันความร้อนซึ่งได้รับการยอมรับกันอย่างกว้างขวางและสามารถนำไปใช้ได้จริง ปัจจุบันด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัยทำให้จรวดถูกพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ดังนั้นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ดังกล่าวจึงมีข้อจำกัดในการใช้งาน เพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัด การจำลองคอมพิวเตอร์ (Computer simulation) ได้แก่ การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite element analysis) และพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational fluid dynamics) ได้ถูกนำมาใช้แก้ปัญหา การไหลของแก๊ส การเสียดกร่อน โครงสร้าง และปัญหาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนในปลายท่อจรวดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้น ในเอกสารนี้จึงเป็นการทบทวนและการรวบรวมเชิงทฤษฎีที่เกี่ยวกับการออกแบบจรวดสมรรถนะสูงด้วยการจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อใช้ในการตรวจสอบการไหลของแก๊สและการเสียดกร่อนที่เกิดขึน้ ในปลายท่อจรวดสำหรับประยุกต์ใชพั้ฒนาระบบขับเคลื่อนต่อไป โดยผลการตรวจสอบจะรายงานในเอกสารของ สทป. ฉบับถัดไป
Downloads
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Journal of TCI is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) licence, unless otherwise stated. Please read our Policies page for more information...
เอกสารอ้างอิง
L.C., Susan. 2008. The Red Stuff: A History of the Public and Material Culture of Early Human Spaceflight in the U.S.S.R. Ann
Arbor, Mich: ProQuest LLC. pp. 57–59.
T., Benson. Rocket Parts. Available: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/rocket/rockpart.html. 05 March 2021.
Wikipedia contributors. De Laval nozzle. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle. 05 March 2021.
G.P., Sutton. 1992. Rocket Propulsion Elements: An Introduction to the Engineer of Reocket (6th ed.). Wiley-Interscience.
X.T., Shen, L., Liu, W., Li, & K.Z., Li. 2015. Ablation behavior of C/C-ZrC in a solid rocket motor environment. Ceram. Int. 41 (9). pp.
-11803.
D.R., Bartz. 1957. A simple equation for rapid estimation of rocket nozzle convection heat transfer coefficients. Jet Propulsion. 27 (1).
pp. 49-51.
NASA. 1965. Couple chemically reacting boundary layer and charring ablator Part II CR-1061.
NASA. 1975. Space Vehicle Design Criteria. SP8115. Solid Rocket Motor Nozzle.
Robert H., Perry, & Don W., Green. 2008. Perry's Chemical Engineers's Handbook. 8ed. New York : McGraw-Hil.
L., Puangburee, W., Busayaporn, M., Kaewbumrung, & J., Thongsri. 2020. Evaluation and improvement of ventilation system inside Low-Cost Automation Line to reduce particle contamination. ECTI Transactions on Electrical Engineering, Electronics, and Communications. 18 (1). pp. 35-44.
Ansys, Inc. 2016. Turbulence, Fluent Theory Guide 17.1. Ansys Inc. Southpointe. FL. USA.
J., Khongsin,& J., Thongsri. 2020. Numerical investigation on the performance of suction head in a cleaning process of hard disk drive factory. ECTI Transactions on Electrical Engineering, Electronics, and Communications. 18 (1). pp. 28-34.
B. A., Belega, & T. D., Nguyen. 2015. Analysis of flow in convergent - divergent rocket engine nozzle using computational fluid dynamics. in Proceedings of AFASES conference., Brasov. Romania.
Ansys, Inc. 2016. Nonlinear and transient thermal analysis, Ansys Mechanical Heat Transfer. Ansys Inc. Southpointe. FL. USA.
M.E., Ewing, G.H., Richards, & et al. 2012. Ablation Modeling of a solid rocket nozzle. in Proccedings of the 5th Ablation Workshop.
Feb 28-Mar 1. Lexington. KY. USA.
