Performance characteristics of a cold gas thruster with real gas effects
Gerçek gaz etkileri altındaki soğuk gaz iticisi performans özellikler
- Tez No: 584190
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL, DR. MEHMET ALİ AK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Düşük maliyet, basitlik ve kolay elde edilebilirlik gibi özelliklere sahip olan soğuk gaz itki sistemleri özellikle yörünge kontrol amacıyla uzay uygulamalarında 1960'lardan beri kullanılmaktadırlar. Bu sistemlerde kullanılan iticiler genellikle milisaniye seviyelerinde çalışma sürelerine sahip oldukları için iticilerin süreksiz çalışma koşullarındaki davranışlarının incelenmesi önemlidir. Çalışma sırasında hem tanktaki basıncın düşmesi, hem de uzayda ideal genleşmenin sağlanması adına lülelerin vakum koşuluna açılması nedeniyle, hem itki odasında hem de lülenin çıkış kesitinde düşük sıcaklıklar elde edilir. Bunun soncunda da yakıtın davranışı ideallikten sapabilir. Bu nedenle ön tasarım aşamasında gerçek gaz etkilerinin numerik olarak incelenmesi ve deney verileri ile karşılaştırılması uygun bilgi girdisini sağlayacaktır. Tez çalışmaları kapsamında, iticilerin uzayda çalışma ortamının benzetiminin yapılması için, iticinin işlevsellik deneyleri vakum odasında gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ideal gaz, Peng-Robinson gaz ve van der Waals gaz modelleri için gerçekleştirilmiş ve sonuçlar deney verileri ile karşılaştırılmıştır. Çözüm ağının oluşturulması için açık kaynak programlardan Salome kullanılmış, HAD analizleri için ise açık kaynak RANS çözücüsü olan SU2 tercih edilmiştir. Analiz sonuçları gerçek gaz modellerinin azami basınç seviyesini yakalamakta ideal gaz modelinden daha iyi olduklarını göstermekle birlikte, tüm gaz modelleri hem ortam sıcaklığında hem de düşük sıcaklıkta gerçekleştirilen testler için sürekli çalışma haline ulaşmak için gereken zaman hesabını oldukça gerçeğe yakın bulmuşlardır. Tüm gaz modelleri aynı zamanda hem zamana bağlı hem de sürekli itki verisini tahmin etmekte yeterlidir.
Özet (Çeviri)
Cold gas propulsion systems are mainly used for attitude control purposes for space applications since 1960s due to their advantages in cost effectiveness, simplicity, availability, etc. It is important to investigate transient behavior of the thruster of these systems since they operate in a very short period of time, in the order of milliseconds. Both depressurization of the tank and expansion of thrusters to the vacuum, in order to obtain optimum performance in space, result into obtaining low temperatures both in thrust chamber and at the exit section of the nozzle. As a result, propellant's behavior may diverge from being ideal. Therefore, investigation of real gas effects numerically and comparison with experimental results may give proper information in preliminary design phase. Throughout this thesis, performance tests are fulfilled in a vacuum chamber in order to simulate space conditions for the thruster. Computational fluid dynamics analyses are carried out for ideal gas, Peng-Robinson gas and van der Waals gas models to compare analyses results with experimental data. Open source mesh generator Salome and open source RANS solver SU2 are used for CFD analyses. Results show while real gas models are more accurate to catch pressure peak at the beginning of the operation, all gas models are good enough to provide time require to reach steady state for the thruster for both nominal and low temperature operating conditions. They are also good at redicting time dependent and steady state thrust.
Benzer Tezler
- Mikrodalga elektrotermal itki sistemi:tasarımı, üretimi ve performans analizi
Design, manufacture and performance analysis of a microwave electrothermal thruster system
MEHMET SERHAN YILDIZ
Doktora
Türkçe
2016
Astronomi ve Uzay BilimleriHava Harp Okulu KomutanlığıUzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ÇELİK
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM KOÇ
- Beta tipi bir Stirling motorunun tasarımı imalatı ve performans analizleri
Design, manufacturing and performance analyses of beta type a Stirling engine
DERVİŞ EROL
- E-B motorin yakıtlarının tek silindirli bir dizel motorda kullanımının motor performansına, emisyonlara ve yağlama yağına etkileri
Effects of using E-B diesel fuel in single cylinder diesel engine to engine performance, emissions and lubrication oil
FATİH AYDIN
- Benzin ve metanol yakıtlı bazı ateşlemeli motorlarda performans ve emisyon karakteristiklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
İBRAHİM KORKMAZ
- Study on the thermal and mechanical properties of fiber-reinforced soil
Başlık çevirisi yok
MÜGE ELİF ORAKOĞLU FIRAT
