Analyses of ignition overpressure and acoustic waves in launch pads
Fırlatma rampalarında ateşleme aşırı basıncı ve akustik dalgaların analizi
- Tez No: 1023491
- Danışmanlar: PROF. DR. SİNAN EYİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ateşleme aşırı basıncı (Ignition Overpressure, IOP), roket motorunun ateşlenmesi sırasında oluşan ve patlama dalgasına benzer şekilde davranan geçici bir basınç dalgasıdır. IOP, fırlatma rampaları ve fırlatma araçları üzerinde yıkıcı etkilere neden olabilir. Bu tezde, IOP'nin oluşumu, yayılımı ve azaltılması hesaplamalı çalışmalar kullanılarak incelenmiştir. İlk olarak, eğimli bir saptırıcı yüzeye çarpan süpersonik bir jet için iki boyutlu bir inceleme gerçekleştirilmiştir. Çarpma mesafesinin, saptırıcı açısının ve giriş toplam basınç artış hızının IOP üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Simülasyonlar OpenFOAM sıkıştırılabilir akış çözücüleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sayısal doğrulama ve ağ bağımsızlık analizleri ile hesaplamaların güvenilirliği değerlendirilmiştir. Sonuçlar, birincil ve ikincil basınç tepe değerlerini ortaya koymuş ve IOP'nin hazne basınçlandırma eğimine güçlü biçimde duyarlı olduğunu göstermiştir. İkinci olarak, gerçekçi fırlatma ortamlarında IOP yayılımını incelemek amacıyla üç boyutlu simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Ağ bağımsızlık çalışmaları ve bir filtreleme tekniği kullanılarak simülasyonların doğruluğu değerlendirilmiştir. Üçüncü olarak, su enjeksiyonu çok fazlı bir azaltım yöntemi olarak Lagrange damlacık yaklaşımı kullanılarak incelenmiştir. Su enjeksiyonunun etkileri iki boyutlu referans çalışmalar ile değerlendirilmiş ve analizler üç boyutlu konfigürasyonlara genişletilmiştir. Dördüncü olarak, reaksiyonlu akış simülasyonları ile yanmanın IOP üzerindeki etkisi ve su enjeksiyonu ile etkileşimi incelenmiştir. Beşinci olarak, sıkıştırılabilir OpenFOAM çözücülerinin süpersonik serbest jet akışlarının benzetimindeki performansı açık LES ve örtük LES yaklaşımları kullanılarak değerlendirilmiştir. Daha sonra süpersonik serbest jetler için aeroakustik analizler gerçekleştirilmiştir. Genel olarak bu tez, IOP fiziği, aeroakustik dalga oluşumu ve azaltım stratejileri için bütünleşik bir sayısal değerlendirme sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Ignition overpressure (IOP) is a transient pressure wave generated during rocket engine start-up and behaves like a blast wave. IOP can have destructive effects on launch pads and launch vehicles. This thesis investigates IOP generation, propagation and mitigation using computational studies. First, a two-dimensional investigation is conducted for a supersonic jet impinging on an inclined deflector to quantify the effects of impingement distance, deflector angle and inlet total-pressure rise rate on IOP. Simulations are performed with OpenFOAM compressible solvers. Verification and mesh-independence analyses are used to assess numerical fidelity. The results identify distinct primary and secondary pressure peaks and demonstrate strong sensitivity of IOP to the chamber pressurization slope. Second, three-dimensional simulations are performed to examine IOP propagation in realistic launch environments. Mesh-independence studies and a filtering technique are used to evaluate the accuracy of the simulations. Third, multiphase water injection is investigated as a mitigation strategy using a Lagrangian droplet framework. Two-dimensional benchmark studies are used to evaluate the effects of water injection and the analysis is extended to three dimensions. Fourth, reacting-flow simulations are performed to assess the effect of combustion on IOP and its interaction with water injection. Fifth, assessments are conducted to investigate the capability of compressible OpenFOAM solvers for supersonic free-jet simulations using explicit LES and implicit LES approaches. Aeroacoustic analyses are then carried out for supersonic free jets. Overall, this thesis provides a unified numerical assessment of IOP physics, aeroacoustic wave generation and mitigation strategies for launch-pad environments.
Benzer Tezler
- Kimyasal proses endüstrisinde buhar bulutu patlama riskinin SAM-y ile değerlendirilmesi
The evaluation of vapor cloud explosion risk through SAM-y in chemical process industries
FERDİ ÇALIK
Doktora
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiMarmara Üniversitesiİş Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKÇEN ALEV ÇİFTÇİOĞLU
PROF. DR. NEŞET M. KADIRGAN
- Experimental, computational and analytical studies towards apredictive scenario for a burning accident
Başlık çevirisi yok
FURKAN KODAKOGLU
- Yüksek binalarda merdiven kovalarının basınçlandırılması ile duman kontrolü
Başlık çevirisi yok
SERKAN SOYEL
- Numerical and experimental study of turbulent jet ignition method on wankel engine with passive pre-chamber
Türbülanslı jet tutuşturma yönteminin wankel motorunda pasif ön yanma odası ile numerik ve deneysel çalışması
HARUN DİLLİCE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR