Burning rate comparison of a mathematical model with experimental results for AP/HTPB/iron oxide based composite propellants
AP/HTPB/demir oksit bazlı yakıtların matematiksel model ve deney sonuçlarıyla yanma hızı karşılaştırması
- Tez No: 594529
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH ULAŞ
- 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: 134
Özet
Katı yakıtlı roket motoru tasarımında balistik özellikler çok önemli bir rol oynamaktadır. Bu özellikler arasında bilinmesi gereken en kritik özelliklerden biri yanma hızı olup, motor performansını hassas olarak tahmin etmek için gereklidir. Yanma hızını elde elde edebilmek için Balistik Araştırma Motoru testleri, çubuk yakıcı testleri ve motor ateşlemeleri gibi yöntemler kullanılmakta olup, bu metodlar zaman ve para açısından kayba yol açmaktadır. Zaman kazanmak ve maliyeti azaltmak amacıyla 1960'lardan itibaren yanma hızını tahmin edebilmek için teorik modeller geliştirilmektedir. Bu çalışmada, AP/HTPB bazlı kompozit yakıtların yanma hızını öngörmek amacıyla Cohen-Strand ve Beckstead-Derr-Price modelleri kombine edilmiş ve bu modeller numerik olarak kodlanmıştır. Buna ek olarak, katalizör etkilerini görmek için Krishnan-Jeenu modeli de yazılan koda eklenmiştir. Modelin öngörüleriyle karşılaştırma yapabilmek amacıyla çubuk yakıcı test düzeneğinde bir test matrisi oluşturulmuştur ve bu matriste 10µm, 40 µm, 90 µm ve 200 µm AP çapına ve 70%, 73%, 77% ve 80% AP yükleme oranına sahip AP/HTPB bazlı yakıtlar incelenmiştir. Katalizör eklenmiş model öngörülerini karşılaştırabilmek amacıyla Fe2O3, AP/HTPB bazlı yakıtlara eklenerek test matrisi genişletilmiştir. Toplam 390 çubuk yakıcı deneyi numerik şema öngörüleriyle karşılaştırma yapabilmek amacıyla yapılmıştır. Sonuç olarak, yanma hızının AP çapının düşürülmesiyle, AP yüzdesinin arttırılmasıyla ve yakıtlara katalizör eklenmesiyle arttığı gözlenmiştir. Orta boyutlu AP (40µm ve 90µm) bazlı yakıtlar için numerik yanma hızı öngörüleri 10µm ve 200µm AP bazlı yakıtların yanma hızı öngörülerine göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Genel olarak, ümit vaat eden öngörülerin bu çalışmada elde edildiği gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Ballistic properties play a crucial role for designing solid propellant rocket motors. Among those properties, burning rate is one of the most critical properties that must be known in order to predict the performance of the motor accurately. While various experimental methods such as Ballistic Evaluation Motor tests, strand burner experiments and full scale motor testing are used to obtain burning rate, these methods may lead to time and money consumption problems. In order to save time and reduce the cost, theoretical models for predicting the burning rate have been developed from 1960's. In this study, Cohen and Strand model and Beckstead, Derr and Price model have been combined and numerically coded to predict the burning rates of Ammonium Perchlorate/Hydroxyl Terminated Polybutadiene (AP/HTPB) based composite propellants. Additionally, to incorporate the catalyst effect, the code was expanded based on the Krishnan and Jeenu model. To compare the predictions of the model, strand burner experiments have been conducted for various propellants having AP diameters of 10µm, 40µm, 90µm, and 200µm and having solid loading of 70, 73, 77, and 80 percent. The matrix was expanded with the Fe2O3 addition to the AP/HTPB propellants and a total of 390 strand burner experiments have been conducted for those propellants to compare the results with the numerical scheme predictions. For the results, it is observed that burning rates increase with lowering AP particle size, increasing AP percent and adding catalyst to the propellants. For mid-size AP (40µm and 90µm) based propellants, numerical predictions give better results but approaching towards either 10µm or 200µm AP based propellants, discrepancies between predictions and results become larger. All in all, promising predictions are observed as a general conclusion for this study.
Benzer Tezler
- Sürekli yanma odalarında alev cephesinin dinamik yapısına ait bir çalışma
A Study on the dynamic structure of flame front in continuous combustion chambers
ALİ SÜRMEN
- Dizel içten yanmalı motorlarda silindir içerisindeki hava hareketlerinin incelenmesi
In-cylinder flow characterization of air in diesel internal combustion engines
CEM DEMİRKESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- Char attrition in fluidized bed combustors
Akışkan yataklı yakıcılarda kok aşınımı
YUSUF GÖĞEBAKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2000
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN SELÇUK