مدل سازي پاسخ گرمايي عايق هاي فداشونده كامپوزيتي

كارشناسي ارشد

سيستم‌هاي حفاظت حرارتي وظيفه محافظت از سازه‌ها و تجهيزاتي را بر عهده دارند كه در شرايط بحراني مشغول به فعاليت هستند. تحليل و طراحي صحيح اين سيستم‌ها از اين جهت قابل اهميت است كه اگر سازه به درستي محافظت نشود، تمام عملكرد تجهيز متوقف خواهد شد. حفاظت از سازه‌اي كه با سرعت بسيار زياد در حال ورود به جو است، يك نازل كه نقش هدايت گازهاي بسيار داغ حاصل از احتراق در موتور را بر عهده دارد و يا سازه‌هايي كه در ساخت بدنه‌ي يك هواپيما مورد استفاده قرار مي‌گيرد از جمله قسمت‌هاي مهم در يك وسيله نقليه هوافضايي است كه بايد مورد حفاظت حرارتي قرار گيرد. در ميان سيستم‌هاي مختلف حفاظت حرارتي، عايق‌هاي فداشونده يكي از موفق‌ترين سيستم‌ها است. طراحي موفق و قابل اطمينان يك سيستم حفاظت حرارتي فداشونده، نيازمند شناخت پديده‌هاي مختلف فيزيكي و شيميايي بوجود آمده حين فعاليت عايق، شناخت انواع مواد و خواص آن‌ها (موادي كه قابليت استفاده به عنوان عايق فداشونده را دارند)، شناخت محيط‌هاي مختلف (كه يك عايق‌ فداشونده با آن روبرو مي‌شود) و استفاده از ابزارهاي پيشرفته جهت تحليل و ارزيابي عايق است. در پژوهش حاضر، مدل‌سازي پاسخ گرمايي عايق فداشونده كامپوزيتي كه در تماس با گاز داغ عبوري از روي سطح است، انجام‌شده است. انرژي ورودي از طريق جابجايي به عايق منتقل مي‌شود كه بخشي از آن توسط تشعشع، بخشي ديگر توسط واكنش‌هاي شيميايي و انتقال محصولات اين واكنش‌ها به بيرون از عايق دفع مي‌شود. سپس باقي‌مانده انرژي از طريق رسانش به داخل عايق منتقل مي‌شود. گسسته‌سازي مدل ارائه‌شده، در مختصات يك‌بعديِ صفحه‌اي، استوانه‌اي و كروي، با استفاده از روش حجم محدود انجام شده است كه براي درنظر گرفتن فرسايش شيميايي سطح، از شبكه‌ي حل متغير استفاده مي‌كند. روش عددي استفاده‌شده براي برقراري شرط مرزي انرژي در سطح عايق، از حل ماتريس سه‌قطري انرژي در هر تكرار جلوگيري مي‌كند. مدل ارائه‌شده براي انجام صحت‌سنجي، اعتبارسنجي و مطالعه پارامتريك، به زبان برنامه‌نويسي فورترن پياده‌سازي شده است. صحت‌سنجي مدل با استفاده از نتايج دو ابزار شبيه‌سازي و اعتبارسنجي آن با استفاده از نتايج يك كار تجربي انجام شده است. ميدان دما در عمق‌هاي مختلف، پس‌روي، ضخامت زغال تشكيل‌شده روي عايق و عمق پيروليز، خروجي‌هاي مورد استفاده براي صحت‌سنجي و دماي سطح و پس‌روي، خروجي‌هاي مورد استفاده براي اعتبارسنجي هستند. مطالعه‌ي پارامتريك، با استفاده از ايجاد تغيير در پارامترهاي ورودي به مسئله انجام و تأثير آن بر خروجي‌هاي مسئله بررسي شده است.

193742

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك

دكتر حجت قاسمي