شبیه سازی جریان سیال و مدل سازی جریان ذرات باردار در یک رانشگرالکتریکی

مهدی ابراهیمی

چکیده

امروزه موضوع شتاب دهی به ذرات سیال و بهره گیری از نتایج آن، با توجه به کاربردهای بسیار مهمی که در علوم فضایی و به ویژه در مقیاس های کوچک پیدا نموده، توجه محققین را به خود جلب نموده است.استفاده از رانشگرهای الکتریکی که به ذرات ریز شتاب می دهند نیز بسیار متداول گردیده است،زیرا استفاده از اجزای متحرک در رانشگرهای کلاسیک، علاوه بر سنگین نمودن سامانه پروازی، کارایی آن را به شدت کاهش می دهد. در تحقیق حاضر، جریان سیال در یک رانشگر الکتریکی به روش دینامیک مولکولی بررسی می شود و نتایج با روش های مختلف از جمله روش مرسوم مونت کارلو مقایسه شده وبرای آنکه دقت شبیه سازی بالا برود از روشی جدید به نامدینامیک ذرات اتلافی ویاdpdکه عمری کمتر از 20 سال دارد، استفاده می گردد. سپس کد عددی نوشته شده برای روش dpdبه منظور اعتبارسنجی با جریان های پایه مقایسه شده و پس از اطمینان از صحت کد برای مدل سازی جریان سیال از آن استفاده می شود. مجموعه مورد بررسی شامل یک مخزن کروی تحت فشار است که جریان سیال را از طریق یک سری لوله های نازک به انژکتورها رسانده و سپس به داخل نانو رانشگرها تزریق می کند. نانو رانشگر که با پدیده mhd کار می کندمورد تحلیل عددی قرار گرفته و در نهایت، تعداد زیادی از این نانو رانشگرها را در یک گروه قرار دادهو برای اعتبار سنجی، آن را با یک میکرو رانشگر هال با سطح مقطع حلقوی ارزیابی می کنیم به عبارت دیگر بجای سطح مقطع میکرو رانشگر اثرهالاز تعداد بسیار زیادی از نانو رانشگرها استفاده خواهیم کرد که از جمله مزایای اصلی این روش، مصرف بهینه سوخت و همچنین توانایی کنترل نیروی تولیدی رانشگر با خاموش کردن تعدادی از نانو رانشگرهاست.روش ارایه شده قابل استفاده در موارد مشابه بوده و ابزاری را برای طراحی سامانه های پیشرانش جدید فراهم می نماید.

اساتید راهنما و مشاور

محمد ابراهیمی