گروه علمی فرهنگی سیمرغ

دانشگاه صنعتی شریف - دانشکده مهندسی هوافضا

گروه علمی فرهنگی سیمرغ

دانشگاه صنعتی شریف - دانشکده مهندسی هوافضا

گروه علمی فرهنگی سیمرغ

سایت گروه علمی فرهنگی سیمرغ
(سایت در مرحله ی آزمایشی می باشد )
gefs


"کپی کردن مطالب باذکر منبع بلا مانع است"

تلاطم سیال در مخازن حامل ها (8)

جمعه, ۱۱ بهمن ۱۳۹۲، ۰۷:۱۷ ب.ظ

در مطالب پیشین، روشهای متداول میرا نمودن سیال و پس از آن تشکیل گردابه و تلاطم چرخشی سیال شرح داده شد. در ادامه با توجه به مطالب ذکر شده کارکردهای تیغه قائم بیان می شود.



در شرایط جاذبه کم علاوه برموارد ذکر شده، پدیده خفگی[1] در روزنه خروجی سوخت رخ می دهد. در این حالت سرعت جریان در سرتاسر لبه روزنه خروجی سوخت به حالت بحرانی می رسد و از افزایش نرخ خروجی سوخت جلوگیری می کند (شکل 1).

        

علاوه بر زمانی که خروج سوخت از طریق جاذبه انجام می گیرد، به هنگام خروج سوخت به وسیله پمپ نیز کاهش نرخ جریان خروجی مشاهده می شود؛ علت این امر پایین آمدن راندمان پمپ به سبب محبوس شدن گاز و تبخیر سوخت می باشد.

آزمایشی توسط آبرامسون و چو[2] [42] برای بررسی اثر تیغه های صلیبی شکل در مخزن حاوی سیال انجام گرفته است. مخزن مورد استفاده در این آزمایش از نوع پلکسی گلس، با قطر داخلی 11 اینچ و روزنه خروجی سوخت  اینچ می باشد. سطح اولیه سیال برابر با قطر مخزن برای حالتهای مختلف دامنه تحریک آزمایش شده است. بازه زمانی طی شده برای خروج سوخت از سطح اولیه سیال تا  اینچ از کف مخزن (در این حالت، مخزن خالی در نظر گرفته شده) اندازه گیری شده است. 



[1] Choking

[2]  Chu


 آزمایش در دوحالت بدون تحریک اولیه و همراه با تحریک اولیه انجام گرفته است. مقادیر ذکر شده در جدول 1 بیانگر مقادیر آزمایش در حالت بدون تحریک اولیه (و نتیجتا بدون تلاطم) بوده و مقادیر جدول 2 بیانگر مقادیر آزمایش در حالت همراه با تحریک اولیه می باشد.


مقادیر جدول 2 که در ادامه آمده تحت تحریک انتقالی انجام گرفته است. در این آزمایش، بازه زمانی خروج سوخت به صورت کمّی اندازه گیری نشده است.



نتایج به دست آمده از دو آزمایش ذکر شده به صورت زیر خلاصه می شود:
1-    در هر دو حالت خروج سوخت (تحت جاذبه یا پمپ)، مقدار کم چرخش اولیه سیال و چرخش زمین اثر ناچیزی بر تشکیل گردابه دارد. با پیکربندی به کار رفته در این آزمایش، تنها با وجود چرخش چشمگیر اولیه گردابه تشکیل می شود. البته تشکیل گردابه در بازه زمانی انتهایی خروج سوخت از این امر مستثنی می باشد.
2-    تغییر ویسکوزیته سیال با تغییر دما و اضافه نمودن شکر به آب انجام گرفت که نتایج حاصل بیانگر عدم تاثیر تغییر ویسکوزیته سیال بر تشکیل گردابه و یا استحکام آن داشت.
3-    از بدو تشکیل گردابه، تلاطم سیال تمایل به از بین بردن گردابه دارد؛ بنابراین تلاطم سیال به صورت نسبتا موثر همانند یک ضد گردابه عمل می کند.
4-    حرکت چرخشی سیال همانطور که در ابتدای بحث عنوان شد تنها در نزدیکی فرکانس تلاطم تشدید رخ میدهد و به صورت ذاتی مهمترین عامل جهت تشکیل گردابه قوی می باشد (مانند حالت 2 در جدول 2)
5-    تیغه های صلیبی شکل علاوه بر میرا نمودن تلاطم عرضی سیال، در حذف چرخش سیال نیز بسیار موثر می باشند. مزیت دیگر مشاهده شده از این نوع تیغه ها اینکه با قرارگیری در بالای روزنه خروجی سوخت، به صورت موثر اثر گردابه در کاهش نرخ جریان خروجی سوخت را حذف می کنند. علاوه برمزیت های ذکر شده در صورت تشکیل گردابه در بالای این نوع تیغه ها، حذف موثر گردابه و ممانعت از گسترش آن به روزنه خروجی سوخت مشاهده می شود.


مزیت های تیغه قائم
با توجه به نتایج حاصل از آزمایش گردابه [42] که پیش از این اشاره شد و با در نظر گرفتن مطالب ارایه شده در مطالعات آبرامسون [5]، سیلویرا و همکاران [28] و رابرتز[1] و همکاران [45]، مزیت های تیغه قائم در ادامه عنوان می شود:

1-    تیغه قائم تاثیر چشمگیری در میرایی تلاطم عرضی سیال[2] در ارتفاع کم سیال دارد.
2-    تیغه قائم در حذف تلاطم چرخشی[3] سیال بسیار موثر می باشد.
3-    این نوع تیغه ها با قرارگیری در بالای روزنه خروجی سوخت، به صورت موثر اثر گردابه در کاهش نرخ جریان خروجی سوخت را حذف می کنند.
4-    در صورت تشکیل گردابه در بالای این نوع تیغه ها، حذف موثر گردابه و ممانعت از گسترش آن به روزنه خروجی سوخت مشاهده می شود.
5-    در مقایسه تیغه قائم با تیغه حلقوی افقی، تیغه حلقوی میرایی متفاوتی با توجه به موقعیتش در عمق سیال ایجاد می کند ولی تیغه قائم در محدوده وسیعی از ارتفاع سیال دارای میرایی یکنواخت می باشد که از این نظر نیز نسبت به تیغه حلقوی دارای برتری است.
6-     به هنگام دوران مخزن دارای تیغه ی قائم، جرمی از سیال توسط تیغه دوران می کند به همین علت ممان اینرسی به وجود آمده توسط این نوع تیغه ها نسبت به تیغه های افقی در سطح بالاتری قرار دارد. میتوان در مواردی همچون ماهواره برها که کنترل بهره ی رول مدنظر است، از قابلیت مخازن دارای تیغه ی قائم برای افزایش اینرسی حول محور موشک نهایت استفاده را برد.



[1] Roberts

[2] Lateral sloshing

[3] Rotary slosh

نظرات  (۰)

هیچ نظری هنوز ثبت نشده است

ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
تجدید کد امنیتی