طراحی و تحلیل موشک سوخت جامد با استفاده از روش المان محدود FEM

با توجه به استفاده گسترده ای که موشک های سوخت جامد در صنایع نظامی، هوافضا و ... دارند، دستیابی به روشی بهینه و مطمئن در طراحی از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از نرم افزارهای طراحی و تحلیل با توجه به سهولت استفاده، دقت و ارزان بودن بسیار در این زمینه مورد اقبال قرار گرفته است

این پروژه سه هدف کلی را دنبال می کند. یکی مدل کردن اجزای موتور موشک سوخت جامد و مونتاژ آن در نرم افزار CATIA، دوم بررسی نحوه توزیع تنش های مکانیکی و گرمایی ناشی از فشار و گرمای حاصل از سوختن سوخت جامد در اجزای بدنه موتور موشک سوخت جامد و در نهایت بررسی موشک سوخت جامد از لحاظ آیرودینامیکی می باشد.

در فصل اول، ابتدا تاریخچه ای از روند تکمیل و پیشرفت موشک های سوخت جامد ارائه شده و سپس به توضیح اجزای مختلف موتور سوخت جامد پرداخته می شود. در این فصل قطعات طراحی شده توسط نرم افزار Catia پس از معرفی هر قطعه آورده شده است.

در فصل دوم، یک فرآیند کلی به منظور طراحی موشک سوخت جامد بیان شده است که بیشتر این مطالب از کتاب ها و مراجع معتبر در این زمینه از جمله به کتاب Rocket Propulsion Element تالیف ساتن، مقالات معتبر علمی موجود در سایت های Science Direct  و SpringerLink و همچنین مطالب و کتابچه های منتشر شده توسط سازمان NASA اشاره کرد.

پس از آشنایی با موشک سوخت جامد، نوبت به بررسی تنش های مکانیکی و گرمایی ناشی از فشار و گرمای ایجاد شده از سوختن سوخت جامد در بدنه موتور می رسد. این مهم به تفصیل در فصل سوم بیان شده است. به منظور بررسی این مهم از نرم افزار تحلیلی فوق العاده ABAQUES استفاده شده است. در مساله تعریف شده می توان موتور را در حالت استاتیک بررسی کرد. اما به دلیل خطای زیاد و تفاوت های فاحشی که با حالت واقعی وجود دارد، مساله در حالت واقعی بررسی می شود. یعنی همانطور که در حالت واقعی، فشار ایجاد شده و گرمای آزاد شده درون موتور به زمان سوختن سوخت جامد وابسته اند، در مساله ای که به کمک نرم افزار بررسی شده نیز فشار و گرما وابسته به زمان در نظر گرفته می شوند. برای تعیین این وابستگی از نمودارهای استخراج شده توسط داده های تجربی استفاده می گردد. پس از استخراج نمودارهای فوق الذکر و تعریف آنها برای نرم افزار ABAQUES، نوبت به مدل سازی و مش بندی بدنه موتور و اجزای آن در نرم افزار تحلیلی می رسد که با توجه به تقارن مساله و axi-symmetric بودن از تحلیل دوبعدی برای یافتن میزان تنش ها در بدنه و نازل موتور راکت استفاده می شود.

فصل چهارم، شامل بررسی موشک سوخت جامد از لحاظ آیرودینامیکی می باشد. بدین منظور، از نرم افزار قدرتمند Solidworks استفاده می شود. و پس از مدل سازی موشک توسط این نرم افزار، پارامترهایی از جمله فشار، سرعت و دما در هوای اطراف موشک در حالت مافوق صوت بررسی می شوند.


 توضیحات بیشتر


فهرست مطالب

1- مقدمه و معرفی موشک سوخت جامد

2- اجزای موتور موشک سوخت جامد

3- آنالیز تنشی و حرارتی موتور موشک سوخت جامد با استفاده از روش المان محدود

4- مطالعه آیرودینامیکی موشک سوخت جامد تحت اثر جریان سوپرسونیک


مقدمه

موشک با سوخت جامد موشکی است که نیروی محرکه آن از خروج گازهای داغ ناشی از سوختن یک ماده جامد تأمین می شود. ساختمان موشک های با سوخت جامد ساده و نگهداری آنها آسان بوده و از این رو کاربردهای گسترده ای در عرصه های نظامی و غیر نظامی دارند.


مزایا

1- سهولت بهره برداری به علت سادگی ساختار

2- کاربردی سریع به علت سادگی ساختار

3- مشخصه های جرمی مطلوب

4- چگالی بالا و در نتیجه ابعاد کم

5- طراحی ساده به علت حداقل تعداد اجزای متحرک

6- مشکلات ناپایداری احتراق کم تر

7- بالا بودن قابلیت اطمینان به دلیل نداشتن قطعات متحرک در بیشتر انواع


مولفه های ساختاری موتور سوخت جامد

این نوع موشکها در اساس متشکل از یک بدنه معمولاً استوانه ای شکل هستند که از یک ماده جامد آتشگیر پر شده اند. در واقع این نوع موشک ها فاقد موتور مجزا بوده و کل بدنه نقش موتور یا اتاقک احتراق موشک را بازی می کند. در هنگام شلیک یک آتشزنه سوخت درون موشک را مشتعل می کند. در ادامه خروج گازهای داغ از اگزوز موشک باعث حرکت آن به سمت جلو می شود.

سوخت به کار رفته در این موشکها طیف گسترده ای را شامل می شود که از باروت در موشکهای قدیمی تا خرجهای دوپایه در موشکهای جدیدتر را در بر می گیرد. نحوه قرار گیری خرجها در بدنه متنوع است و ممکن است وسط خرج به شکل یک سوراخ مدور، ستاره یا اشکال دیگری باشد که هر کدام از این اشکال تراست متفاوتی را ایجاد می کنند.


آنالیز تنشی و حرارتی موتور موشک سوخت جامد با استفاده از روش المان محدود

نرم افزار آباکوس (ABAQUS)‏ از جمله نرم افزاری‌های قدرتمند اجزای محدود در بازار است.

آباکوس قابلیت حل مسایل از یک تحلیل خطی ساده تا پیچیده ترین مدلسازی غیر خطی را دارا می‌باشد. این نرم افزار دارای مجموعه المانهای بسیار گسترده‌ای می‌باشد که هر نوع هندسه‌ای را می‌توان توسط این المان‌ها مدل کرد.

گستره وسیع کاربرد این نرم افزار در جامدات و طراحی صنعتی ، سیالات ، مغناطیس ، ارتعاشات و...آنرا به یک نرم افزار پر کاربردتبدیل کرده است .


مطالعه آیرودینامیکی موشک سوخت جامد تحت اثر جریان سوپرسونیک

آیرودینامیک شاخه‌ای از دینامیک گازها ودر حالت کلی‌تر دینامیک سیّالات است که به بررسی رفتار جریان هوا و اثر آن بر اجسام متحرک می‌پردازد.

منظور از حل یک مسأله آیرودینامیکی محاسبه میدان سرعت، فشار، و دمای هوا در اطراف یک جسم است.

برای حل این مساله از محیط Flow Simulation نرم افزار SolidWorks استفاده شده است.


مراحل انجام آنالیز 

1- رسم و مدلینگ موشک در محیط نرم افزار سالیدورک

2- وارد کردن مشخصات مادی و حرکتی موشک و هوای اطراف آن

3- انتخاب یک حجم کنترل در اطراف موشک

4- مشخص کردن نیروهای وارد بر موشک طی فرآیند تحلیل

5- Run گرفتن از نرم افزار

6- استخراج نتایج به صورت گراف و کانتور



نظر بدهید

توجه: HTML ترجمه نمی شود!
    بد           خوب

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu. 

طراحی و تحلیل موشک سوخت جامد با استفاده از روش المان محدود FEM

  • تولید کننده: مارکت کد
  • شناسنامه: MC1-1108
  • موجودی: در انبار
  • زبان برنامه نویسی: ABAQUES/SOLIDWORKS
  • برنامه نویس: شرکت بنا شریف
  • سریال برنامه: MC1-1108
  • فایل معرفی محصول: لینک
  • 75,000تومان

برچسب ها: موتور موشک, نرم افزار Solidworks, axi-symmetric, نرم افزار CATIA, نرم‌افزار ABAQUES, نرم افزار آباکوس, نرم افزار سالیدورکس