การศึกษาเชิงตัวเลขของการไหลแก๊สและการเสียดกร่อนสำหรับปลายท่อจรวดความเร็วเหนือเสียง

Abstract

การพัฒนาระบบขับเคลื่อนของจรวดความเร็วเหนือเสียงให้มีประสิทธิภาพสูง จำเป็นต้องประกอบไปด้วยความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับการไหลของแก๊สและการเสียดกร่อนภายในปลายท่อจรวด ในงานวิจัยนี้ การศึกษาเชิงตัวเลข ได้แก่ พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ และการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ ได้ถูกนำมาใช้เพื่อความเข้าใจดังกล่าวด้วยการใช้ปลายท่อจรวดขนาด 122 มม. เป็นกรณีศึกษาในสภาวะขึ้นกับเวลา พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณแสดงการไหลของแก๊ส ซึ่งนำไปสู่คลื่นกระแทก อุณหภูมิ ความดัน ฯลฯ ภายในปลายท่อซึ่งสอดคล้องกับผลการทดสอบจริงภาคสถิตย์ ผลเหล่านี้ถูกนำไปใช้เป็นเงื่อนไขสำหรับตรวจสอบการเสียดกร่อนโดยใช้การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ ผลการจำลองด้วยการวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์แสดงให้เห็นถึงความเครียดซึ่งเกิดจากความดันและอุณหภูมิของแก๊ส นอกจากนี้ยังพบอีกว่า ยิ่งความเครียดมากยิ่งทำให้มีการเสียดกร่อนมาก บริเวณด้านหน้าของจรวดมีการเสียดกร่อนมากกว่าด้านหลังของจรวดซึ่งสอดคล้องกับการทดสอบจริงภาคสถิตย์ ผลที่ได้จากงานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้เพื่อปรับปรุงปลายท่อจรวดขนาด 122 มม. และแบบอื่นให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นซึ่งลดการเสียดกร่อนได้