طراحی و شبیه‎سازی انژکتور سوخت یک میکرو-رانشگر تک ‎مولفه‎ای هیدرازینی باپیشران 10 نیوتن

رانشگرهای هیدرازینی، پرکاربردترین رانشگرهای سامانه‌هایِ هدایت و کنترل محموله‌های بازگشتی و محموله‌های سرنشین‌دار محسوب می‌شوند. در این مقاله، طراحی و محاسبات یک انژکتور اسپری مخروطی با دو ورودی مماسی به عنوان انژکتور سوخت یک رانشگر تک‎مولفه‎ای هیدرازینی با پیشران 10 نیوتن، ارائه شده است. این انژکتور براساس روش بازارف، به­گونه­ای طراحی شد که یک زاویه پاشش متوسط (نه چندان بزرگ) و ضخامت لایه خیلی کم به­دست می­دهد که با توجه به محدودیت طول محفظه­ کاتالیستی مناسب بوده و پودرسازی ریزتری به­دست ­دهد. پدیده ایجاد و توسعه حفره هوا در جریان داخلی این نوع انژکتورها و شبیه‌سازی آن، به­دلیل وجود دو جریان پیچشی آشفته در دو فاز مختلف مایع و گاز که دارای سطح آزاد مشترک­اند، پیچیده است. برای این انژکتور، شبیه‎سازی جریان داخلی به­منظور پیش­بینی مشخصه­های جریان خروجی و اطمینان از شکل‎گیری حفره گاز درون آن انجام گرفت. این مشخصه­ها شامل زاویه مخروط پاشش، ضخامت لایه سیال خروجی، توزیع سرعت خروجی و غیره است. بدین منظور از روش حجم سیال (VOF) استفاده شد و آشفتگی جریان نیز با استفاده از مدل k-e شبیه‌سازی شد. شبیه‎سازی به کمک نرم‎افزارهای انسیس-ورک‎بنچ و انسیس-فلوئنت انجام شد. با بررسی نتایج، این اطمینان حاصل شد که انژکتور طراحی شده، دبی جرمی مورد نظر را در اختلاف فشار معین طراحی می‏تواند تامین کند و حفره هوا نیز به طور کامل تا انتها شکل می‌گیرد. همچنین زاویه پاشش مورد نظر نیز توسط آن تامین می‌شود. از اینرو ابعاد نهایی برای ساخت و استفاده در رانشگر تک‎مولفه 10 نیوتنی انتخاب شدند.