Thermal radiation from solid propellant rocket motor plume
Katı yakıtlı roket motorlarının egzoz gazının termik ışınımı
- Tez No: 418335
- Danışmanlar: PROF. DR. NEVİN SELÇUK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Roket egzozunun yaydığı ışınım, roketi belirlemek ve takip etmek için kullanılan kızılötesi ışınım imzasında önemli rol oynamaktadır. Işınım koduna girdi verilerini sağlaması için, egzoz ışınım tahminin egzoz için madde, hız, enerji, kimyasal tür ve ışınım enerji korunum denklemlerinin eş zamanlı çözülmesi gerekmektedir. Bu da akışkanlar hesaplamalar dinamiğiyle (CFD) elde edilmektedir. CFD çözücülerde hesaplama zamanının fazla olmasından dolayı, doğruluğu yüksek ve hesaplama zamanı olarak verimli ışınım transfer denkleminin çözüm yöntemi ve doğrulu az fakat hesaplama zamanı olarak verimli ışınım modeli genelde uygulanmaktadır. Fakat, egzoz ışınım tahmininde kullanılacak ışınım kodu için doğrulu test edilmiş ve hesaplama zamanı olarak verimli ışınım transfer denkleminin çözüm yöntemi ve yüksek doğrulukta spektral ışınım özellik modeli gerekmektedir. Bu nedenle, ışınım transfer denkleminin çözüm yöntemleri ve ışınım özellik modelleri farklı üç boyutlu spektral soğurma yayılım saçılım yapan ortamlara uygulanmış ve elde edilen sonuçlar kaynak sonuçlar ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak sonuçların doğrulu ve hesaplama verimliliği incelenmiştir. CFD çözücüsü ve ışınım kodu için ışınım transfer denklem çözücüsü olarak Belirli Yönler Yönteminin (DOM) ve ışınım özellik modeli olarak CFD çözücüsü için Spektral Çizgilere Dayalı Gri Gazların Ağırlıklı Toplamı (SLW) modelinin ve ışınım kodu için İstatiksel Dar Bantlı Bağdaşık-k (SNBCK) modelinin bütün isterleri karşıladığı görülmüştür. Bu çalışmaya takiben, ışınım koduna sağlanacak girdi verilerinde ışınım etkisini incelemek için CFD çözücüsü, ANSYS FLUENT v.15.0, ışınımlı ve ışınımsız çalıştırılmıştır. Işınımsız çalıştırılan CFD cözücüsünün elde ettiği sonuçlar, doğru ve hesaplama zamanı açısında verimli bulunmuştur. Alüminyumsuz ve alüminyumlu yakıtların egzoz kızılötesi iz tahmini için DOM ile SNBCK ve Mie teoriye dayalı ışınım kodu geliştirilmiştir. Alüminyumsuz yakıt için elde edilen sonuçlar literatürde yer alan sonuçlarla karşılaştırılarak sonuçların doğrulu ve hesaplama verimliliği incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, deneysel verilerle uyum içinde bulunmuştur. Alüminyumlu yakıtta kullanılan daha yüksek sıcaklık dağılımından ve parçacıkların ışınım özellerinden dolayı alüminyumlu yakıt için elde edilen spektral ışınım şiddeti tahminleri alüminyumsuz yakıtın tahminlerine göre daha yüksek bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Radiation emitted from rocket plumes plays a significant role in quantifying infrared (IR) radiative signature which is essential for identification and tracking of rockets. Prediction of plume radiation necessitates simultaneous solution of conservation equations for mass, momentum, energy, chemical species and radiant energy to provide input data for the radiation code. This is carried out by a Computational Fluid Dynamics (CFD) solver. As CFD solvers are CPU time expensive, an accurate and CPU efficient solution method of radiative transfer equation (RTE) and a less accurate but CPU efficient radiative property estimation technique are usually employed in these solvers. However, radiation code for prediction of plume radiation necessitates an accurate and CPU efficient solution method of RTE as well as a highly accurate wavelength dependent radiative property estimation technique. Therefore, predictive accuracy and CPU efficiency of RTE solvers and radiative property estimation techniques were first evaluated by applying the code to different 3-D enclosures containing non-grey, absorbing-emitting-scattering media and benchmarking their predictions against reference solutions and measurements. Comparisons reveal that as RTE solver Discrete Ordinates Method (DOM) for both CFD solver and radiation code and as radiative property estimation techniques Spectral Line-based Weighted Sum of Grey Gases (SLW) and Statistical Narrow-Band Correlated-k (SNBCK) for CFD solver and radiation code, respectively, satisfy the requirements. This was followed by running the CFD solver, ANSYS FLUENT v.15.0 with and without radiation in order to see the effect of radiation on the input data provided to the radiation code. CFD solver without radiation was found to be accurate and CPU efficient. Radiation code based on DOM with SNBCK for gas and Mie Theory for particles was developed to predict plume radiation for non-aluminized and aluminized propellants. For non-aluminized propellant, the prediction accuracy and computational efficiency of radiation code was tested by comparing its predictions with measurements available in the literature. Predictions were found to be in good agreement with measured data. Predictions of spectral radiant intensity under aluminized propellant case were found to be higher than those of non-aluminized propellant due to the use of higher temperature profiles and radiative properties of particles under aluminized propellant case.
Benzer Tezler
- Petrol rafinelerindeki yangınların CFD ile modellenmesi
CFD modeling of fires in oil refines
AHMET ABDULLAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiYangın ve Yangın Güvenliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN COŞKUN
- Emerging approaches for non-thermal modification of proteins isolated from de-oiled sunflower cake
Yağsız ayçiçek küspesinden izole edilen proteinlerin modifikasyonu için yenilikçi ısıl olmayan yöntemler
BÜŞRA GÜLTEKİN SUBAŞI
Doktora
İngilizce
2021
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ÇAPANOĞLU GÜVEN
- Atık kül dolgulu üretilen yapı panellerinin radyasyon sönümleme durumlarının belirlenmesi
Determination of absorption of radiation in building panels produced from waste ash
GAMZE YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Çevre MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN DOĞAN SAĞLAMTİMUR
- Fabrication of double mesa structures from superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+d by e-beam lithography for terahertz emission
Terahertz ışıması için e-demeti litografi ile süper iletken Bi2Sr2CaCu2O8+d?den çift mesa yapıların üretimi
YASEMİN DEMİRHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
- İnsan derisi ve itfaiyeci giysisinden oluşan sistemin ısıl modellenmesi
Thermal modeling of the system consisting of human skin and firefighter clothing
DENİZ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN