مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

توسعه روش باندگراف جهت مدل سازی نازل غیرآیزنتروپیک

نویسندگان
1 دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
در مقالاتی که تاکنون در زمینه مدل‌سازی سیستم‌های تراکم‌پذیر به‌روش باندگراف منتشر شده‌، جریان آیزنتروپیک فرض‌ شده‌است. اما در نازل‌های همگرا-واگرا، در محدوده‌ای از نسبت فشارها، در قسمت واگرای نازل شوک عمودی اتفاق می‌افتد که فرض آیزنتروپیک بودن جریان را نامعتبر می‌کند. در این مقاله برای درنظرگرفتن اثرات شوک عمودی، میدان ظرفیتی NIKE معرفی می‌شود. این میدان، علاوه بر درنظر گرفتن انرژی جنبشی سیال و معادلات مومنتوم، قادر است محل ایجاد شوک قائم در قسمت واگرای نازل را مدل‌سازی نماید. چگونگی کاربرد میدان انرژی NIKE در قالب یک مثال ساده توضیح داده خواهدشد و نشان‌داده‌می‌شود نیروی پیشرانش به‌دست آمده از شبیه‌سازی، با روابط تحلیلی مطابقت دارد. از آنجایی میدان معرفی شده جریانهای غیرآیزنتروپیک را مدل می‌کند، این میدان می‌تواند برای مدل‌سازی نیروی پیشرانش راکت موتورها و تراسترها در حالتهای گذرا مورد استفاده قرارگیرد. مزیت دیگر مدل ارائه شده این است که می‌تواند به راحتی در نرم افزارهایی مانند MS1، 20-sim®, SYMBOLS2000 به‌کار گرفته شود. بنابراین با استفاده از خواص ساختاری باندگراف، معادلات حالت به صورت سیستماتیک استخراج و بااستفاده از روش‌های عددی مناسب حل می ‌شوند و نیاز به استخراج معادلات به‌صورت دستی و حل آنها مرتفع می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Development of Bond Graph Approches for Modeling of a Non-isentropic Nozzle

نویسندگان English

Amad Sanei 1
Alireza Basohbat Novinzadeh 2
چکیده English

Abstract: In the papers published on compressible fluid using Pseudo Bond Graph approach, isentropic flow is assumed. However in a converging- diverging nozzle, for a specific pressure ratio, the assumption of isentropic flow is invalid. For the purpose of considering normal shock effects, this paper introduces a new field (NIKE-field) to the pseudo bond graph. The output of the new field can be also used to determine normal shock position and to extract momentum equation as well. In the following, the methodology developed in this paper has been applied a simple pedagogic example. Simulation result is validated by comparison with the analytical result. As the new field can be modeled non-isentropic flow, it can be used to for modeling rockets motors and thrusters in transient state. One of another advantage of new field (NIKE-field) is that it can be easily used in many software applications like MS1, SYMBOLS2000 and 20SIM®; therefore, With regard to the systematic derivation of a mathematical model from a bond graph in these softwares, there is no need to derive any state equations and their solutions.

کلیدواژه‌ها English

Bond Graph
Compressible fluid flow
Converging-diverging nozzle
Non isentropic flow
Normal shock