Sıkıştırılabilir İç Akışların Sonlu Hacimler Yöntemi İle İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada katı yakıtlı roket motorunun yanma odasındaki sıkıştırılabilir akış ele alınmıştır. Geometrik model yanma odasının basitleştirilmiş bir halidir ve bir ucu kapalı diğer ucu açık, yan duvarları geçirgen, dar ve uzun, iki boyutlu bir kanaldır. Geçirgen yan duvarlardan içeri enjekte edilen gaz, katı yakıt yanması neticesi çıkan gazı simüle etmektedir. Ele alınan iç akış probleminin çözümünde kullanılan yöntem, sıkıştırılabilir karakterdeki akışların modellenmesinde sıklıkla tercih edilen hücre merkezli MacCormack sonlu hacimler yöntemidir. Denklemlerin sayısal çözümü, kartezyen koordinatlarda, iki değişik katı yakıtlı roket motoru yanma odası model geometrisi için elde edilmiştir. Modellerin ilki lülesiz düz bir kanal olup ikincisinde gaz çıkışı 30 derecelik ıraksak düz bir lüle aracılığıyladır. Sayısal çözümler, zamana bağlı, özgün bir bilgisayar kodu geliştirilerek elde edilmiştir. Elde edilen daimi akış sonuçları, sürtünmesiz ve sıkıştırılamaz akış limit hali için elde edilen analitik sonuçlarla uyum içindedir

In this study, compressible flow in the combustion chamber of a solid propellant rocket motor has been investigated. Geometrical model which is a simplified version of the combustion chamber consists of a long and narrow, two dimensional channel with one open end and injecting sidewalls. The mass injection from the porous sidewalls simulates the gas inflow due to the burning of the solid propellant. Cell centered MacCormack finite volume technique has been employed for the solution of governing equations. Numerical solutions have been obtained for two different models of solid propellant rocket motor combustion chamber. First model is a straight channel without any nozzle attached whereas in the latter gas exhaust is via a 30 degree diverging flat nozzle. Numerical solutions have been obtained by developing an original finite volume code. The results for steady flow are in excellent agreement with those for the incompressible and inviscid limit case.