Effect of Spherical Silver Particles Size of the Catalyst Bed on Hydrogen Peroxide Monopropellant Thruster Performance

Publish Year: 1403
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: English
View: 5

This Paper With 12 Page And PDF Format Ready To Download

  • Certificate
  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Paper:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JAFM-17-9_014

تاریخ نمایه سازی: 19 تیر 1403

Abstract:

In this paper, an analytical approach combined with a two-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model is pursued to simulate the fluid flow in a monopropellant thruster for satellite propulsion systems. The thruster utilizes hydrogen peroxide (H۲O۲) as a green propellant at a concentration of ۸۷.۵%, with a catalytic bed based on spherical silver particles. Through a parametric analysis of particle diameter, we aim to optimize the design of a monopropellant thruster capable of generating a thrust of ۲۰N. For this purpose, a program in CFD code in the commercially available ANSYS Fluent software is used to solve the energy, momentum, mass transfer, and species transport equations governing the thruster system. The local thermal non-equilibrium (LTNE) approach is used to describe the heat transfer occurring through both the solid and fluid phases within the catalyst bed. The results demonstrate that particle size significantly affects the thermal behaviour, species mass fraction, and exit velocity. An optimum diameter of ۰.۶۵mm exhibits the optimal performance of the monopropellant thruster, ensuring efficient decomposition of H۲O۲ at ۹۶۸K and providing the required level of thrust force with a specific impulse of about ۱۲۰s.

Authors

F. Benzenine

Department of Mechanical Engineering, Energetic and Applied Thermal Laboratory ETAP, University of technology, Chetouane ۱۳۰۰۰, Tlemcen, Algeria

C. Seladji

Department of Mechanical Engineering, Energetic and Applied Thermal Laboratory ETAP, University of technology, Chetouane ۱۳۰۰۰, Tlemcen, Algeria

D. Darfilal

Satellites Development Center, Algerian Space Agency ASAL, IbnRochd USTO ۳۱۱۳۰, Oran, Algeria

O. Bendermel

Department of Mechanical Engineering, Energetic and Applied Thermal Laboratory ETAP, University of technology, Chetouane ۱۳۰۰۰, Tlemcen, Algeria

مراجع و منابع این Paper:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این Paper را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود Paper لینک شده اند :
  • Abdedou, A., & Bouhadef, K. (۲۰۱۵). Comparison between Two Local ...
  • Achenbach, E. (۱۹۹۵). Heat and flow characteristics of packed beds. ...
  • Adami, A., Mortazavi, M., & Nosratollahi, M. (۲۰۱۵). Multidisciplinary design ...
  • Alazmi, B., & Vafai, K. (۲۰۰۰). Analysis of variants within ...
  • Amiri, A., & Vafai, K. (۱۹۹۴). Analysis of dispersion effects ...
  • Amiri, A., Vafai, K., & Kuzay, T. M. (۱۹۹۵). Effects ...
  • Amri, R., Gibbon, D., & Rezoug, T. (۲۰۱۳). The design, ...
  • An, S., & Kwon, S. (۲۰۰۹). Scaling and evaluation of ...
  • An, S., Jin, J., Lee, J., Jo, S., Park, D., ...
  • Cervone, A., Torre, L., d'Agostino, L., Musker, A. J., Roberts, ...
  • Chan, Y., Liu, H., Tseng, K., & Kuo, T. (۲۰۱۳). ...
  • Coxhill, I. (۲۰۰۲). An investigation of a low cost Bi-Propellant ...
  • Dixon, A. G. (۱۹۸۸). Correlations for wall and particle shape ...
  • Dixon, A. G., & Cresswell, D. L. (۱۹۷۹). Theoretical prediction ...
  • Ergun, S. (۱۹۵۲). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering ...
  • George, P. S. (۲۰۰۳). History of liquid-propellant rocket engines in ...
  • Gibbon, D., Paul, M., Jolley, P., Zakirov, V., Haag, G., ...
  • Haq, N. U., Khan, R. A., & Mehmood, R. (۲۰۱۷). ...
  • Hwang, C. H., Lee, S., Baek, S, Han, C. Y., ...
  • Hwang, G. J., Wu, C. C., & Chao, C. H. ...
  • Jayakrishnan, S., & Deepu, M. (۲۰۲۰). Reacting flow Simulations of ...
  • Jones, W., & Launder, B. (۱۹۷۳). The calculation of low-Reynolds-number ...
  • Koopmans, R. J., Shrimpton, J. S., Robert, G. T., & ...
  • Kouichi, K. (۲۰۰۸). Modeling of composite heat transfer in open-cellular ...
  • Krejci, D., Woschnak, A., Scharlemann, C., & Ponweirser, K. (۲۰۱۱). ...
  • Kuan, C. K., Chen, G. B., & Chao, Y. C. ...
  • Lee, S. L., & Lee, C. (۲۰۰۹). Performance characteristics of ...
  • Menter, F. R. (۱۹۹۴). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering ...
  • Morlan, P., Wu, P., Nejad, A., Ruttle, D., & Fuller, ...
  • Muhammad, S. S. N., Othman, N., Ahmad, N., Mohd, R. ...
  • Musker, A. J., Rusek, J. J., Kappenstein, G. T., & ...
  • Palmer, M. J. (۲۰۱۴). Experimental evaluation of hydrogen peroxide catalysts ...
  • Pasini, A., Torre, L., Romeo, L., Cervone, A., & d’Agostino, ...
  • Pędziwiatr, P., Mikołajczyk, F., Zawadzki, D., Mikołajczyk, K., & Bedka, ...
  • Runckel, J. F., Willis, C. M., & Salters, L. B. ...
  • Rusek, J. J. (۱۹۹۶). New decomposition catalysts and characterization techniques ...
  • Ryan, C. N., Fonda, M. E., & Roberts, G. (۲۰۲۰). ...
  • Sippel, T., Shark. S., Hinkelman, M., & Heister, S. (۲۰۱۱). ...
  • Soejima, M., Nojim, K., Tomioka, S., & Sakuranaka, N. (۲۰۱۶). ...
  • Srivastava, A. K., & Bhadauria, B. S. (۲۰۱۶). Influence of ...
  • Theuerkauf, J., Witt, P., & Schwesig, D. (۲۰۰۶). Analysis of ...
  • Vafai, K., & Amiri, A. (۱۹۹۸). Non-Darcian effects in confined ...
  • Ventura, M., & Wernimont, E. (۲۰۰۱, July). Advancements in high ...
  • Vestnes, F. (۲۰۱۶). A CFD-model of the fluid flow in ...
  • Villafán, V. H., Stéphane, A., Cyril, C., & Romero, P. ...
  • Walter, H. (۱۹۵۶). Hydrogen Peroxide Rockets. In T. Benecke & ...
  • White, F. M. (۲۰۰۶). Fluid Mechanics, McGraw-Hill. ۷th edition, New ...
  • Wilcox, D. C. (۱۹۹۸). Turbulence modeling for CFD. Second Edition, ...
  • Xu, C., Song, Z., & Zhen, Y. (۲۰۱۱). Numerical investigation ...
  • Xue, L., Guo, X., & Chen, H. (۲۰۲۰). Fluid Flow ...
  • نمایش کامل مراجع