حدیثه کریمایی - عضو هیئت علمی گروه علوم فضایی، پژوهشکده سامانه های فضانوردی، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم تحقیقات و فناوری، تهران، ایران

رانشگرهای هیدرازینی، پرکاربردترین رانشگرهای سامانه های هدایت و کنترل محموله های بازگشتی و محموله های سرنشین دار محسوب می شوند. در این مقاله، طراحی و محاسبات یک انژکتور اسپری مخروطی با دو ورودی مماسی به عنوان انژکتور سوخت یک رانشگر تک‎مولفه‎ای هیدرازینی با پیشران ۱۰ نیوتن، ارائه شده است. این انژکتور براساس روش بازارف، به ­گونه­ ای طراحی شد که یک زاویه پاشش متوسط (نه چندان بزرگ) و ضخامت لایه خیلی کم به­ دست می­ دهد که با توجه به محدودیت طول محفظه­ کاتالیستی مناسب بوده و پودرسازی ریزتری به­ دست ­دهد. پدیده ایجاد و توسعه حفره هوا در جریان داخلی این نوع انژکتورها و شبیه سازی آن، به ­دلیل وجود دو جریان پیچشی آشفته در دو فاز مختلف مایع و گاز که دارای سطح آزاد مشترک اند، پیچیده است. برای این انژکتور، شبیه‎سازی جریان داخلی به­ منظور پیش­ بینی مشخصه­ های جریان خروجی و اطمینان از شکل‎گیری حفره گاز درون آن انجام گرفت. این مشخصه­ ها 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 شبیه سازی 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 می گیرد. همچنین زاویه پاشش مورد نظر نیز توسط آن تامین می شود. از این رو ابعاد نهایی برای ساخت و استفاده در رانشگر تک‎مولفه ۱۰ نیوتنی انتخاب شدند.

انژکتور, رانشگر تک مولفه‎ای, مخروط اسپری, کم‎پیشران