Hybrid rocket fuel regression
હાઇબ્રિડ રોકેટ ઇંધણ રીગ્રેસન એ પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે જેના દ્વારા હાઇબ્રિડ-પ્રોપેલન્ટ રોકેટના ઇંધણના કણને ઘનમાંથી ગેસમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. તેમાં પ્રતિગમન દર, આપેલ સમય દરમિયાન બળતણની સપાટી જે અંતર ઘટાડે છે, તેમજ બર્ન વિસ્તાર, સપાટી વિસ્તાર કે જે આપેલ ક્ષણે ક્ષીણ થઈ રહ્યો છે તેનો સમાવેશ થાય છે. કારણ કે એન્જિનમાં દહનની અસરકારકતા માટે બળતણનો જથ્થો બાળવો મહત્વપૂર્ણ છે, હાઇબ્રિડ એન્જિનની ડિઝાઇન અને ફાયરિંગમાં રીગ્રેસન દર મૂળભૂત ભૂમિકા ભજવે છે. કમનસીબે, સંકર ઇંધણના અનાજમાં અત્યંત ધીમી રીગ્રેસન હોય છે, જેમાં ખૂબ જ લાંબા દહન ચેમ્બર અથવા જટિલ બંદર ડિઝાઇનની જરૂર પડે છે જે વધુ પડતા જથ્થામાં પરિણમે છે. રીગ્રેસન દરની આગાહી કરવી પણ ખૂબ મુશ્કેલ સાબિત થઈ છે, અદ્યતન મોડેલો હજુ પણ વિવિધ સ્કેલ પર અને વિવિધ ઇંધણ સાથે લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે નોંધપાત્ર ભૂલ પૂરી પાડે છે. તાજેતરના સંશોધનો પ્રતિગમન દર વધારવા માટેની તકનીકોમાં સંશોધન સાથે વધુ સચોટ મોડેલોના વિકાસની આસપાસ કેન્દ્રિત છે. નક્કર રોકેટ મોટર્સથી વિપરીત, સંકર બંદરોના કદ પર નોંધપાત્ર નિર્ભરતા અને સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં ચેમ્બર દબાણ પર ઓછી નિર્ભરતા દર્શાવે છે. કારણ કે તેઓ થર્મોડાયનેમિક દળો દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવે છે, મોડેલો સામાન્ય રીતે હીટ ટ્રાન્સફર ગણતરી દ્વારા બહાર આવે છે. માર્ક્સમેને હાઇબ્રિડ રીગ્રેસનના પ્રાયોરી મોડેલ પર પ્રથમ પ્રયાસ પૂરો પાડ્યો હતો, જે હીટ ટ્રાન્સફર ઇક્વિલિબ્રિયમ ગણતરી પર દરને આધાર આપે છે અને પ્રાન્ડટલ અને લેવિસ નંબરો માટે એકતા ધારણ કરે છે. તેમણે આખરે નીચેનું સમીકરણ વિકસાવ્યું, તાત્કાલિક સ્થાનિક દળ પ્રવાહ માટે, બંદર સાથેના અંતર તરીકે, બળતણની ઘનતા માટે rho, મુખ્ય પ્રવાહના વાયુ પ્રવાહની સ્નિગ્ધતા માટે, મુખ્ય પ્રવાહમાં વાયુ અને જ્યોતમાં વાયુ વચ્ચેના વેગ ગુણોત્તર માટે, અને fuel.Though માટે બાષ્પીભવનની અસરકારક ગરમી () ની સરખામણીમાં જ્યોત અને બળતણની સપાટી () વચ્ચેના એન્થાલ્પી તફાવતને ધ્યાનમાં લેતા ગુણોત્તર માટે, જ્યારે કુંડલાકાર બંદર માટે રીગ્રેસન દરની આગાહી કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે ત્યારે મોડેલ મોટી ભૂલો દર્શાવે છે, પ્રવાહ પર મજબૂત નિર્ભરતા એક મુખ્ય શોધ હતી. કમનસીબે, સમીકરણના ઘણા ઘટકો નક્કી કરવા અત્યંત મુશ્કેલ છે, તેથી મોટાભાગના ઇજનેરોએ પરીક્ષણના આધારે મોડેલો વિકસાવવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું, મોટાભાગના શબ્દોને અસરકારક રીતે એક ગુણાંકમાં જોડીને પાવર ફંક્શનમાં રીગ્રેસન રેટને ફીટ કરીને જે સમગ્ર બર્ન દરમિયાન સ્થિર માનવામાં આવે છે. તે સામાન્ય રીતે પરીક્ષણ, ફિટિંગ ગુણાંક માટે સમય જતાં સરેરાશ રીગ્રેસનને ધ્યાનમાં લઈને મૂળભૂત સમીકરણમાં સરળ બનાવવામાં આવ્યું હતું, અને રીગ્રેસન પર આધારિત testing.Where G એ પ્રોપેલન્ટનો માસ ફ્લક્સ છે અને x એ ઇંધણના કણ સાથેનું અંતર છે. જોકે માર્ક્સમેનનું પ્રારંભિક ગણિત સૂચવે છે કે અને, માહિતી સામાન્ય રીતે 0.5 થી 0.8 માટે હોય છે અને સામાન્ય રીતે આગાહી કરતાં ઓછી નિર્ભરતા દર્શાવે છે. બળતણ કણની લંબાઈ પર પ્રતિગમનની સરેરાશથી, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતું અવકાશ-સમયનું સરેરાશ પ્રતિગમન સમીકરણ બનાવવામાં આવે છે (સામાન્ય રીતે ઓક્સિડાઇઝર અને બળતણના પ્રવાહને બદલે ફ્લક્સ શબ્દ માટે ઓક્સિડાઇઝરના પ્રવાહનો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવે છે). પ્રતિગમન દર માટે ઘણા વૈકલ્પિક સમીકરણો મેળવવામાં આવ્યા છે, જે સામાન્ય રીતે માર્ક્સમેન દ્વારા કરવામાં આવેલી ધારણાઓ પર પુનર્વિચાર કરીને બનાવવામાં આવે છે પરંતુ તે જ પ્રસરણ-મર્યાદિત ગણતરી અભિગમનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કારાબેયોગ્લુ દ્વારા પ્રકાશિત એક મોડેલ, પ્રાન્ડટલ નંબરમાં વિવિધતાને ધ્યાનમાં લઈને, રેનોલ્ડ્સ નંબરમાં પ્રવેશ અસરો માટે હિસાબ કરીને અને ફ્લેમ શીટના સ્થાનને સ્ટોઇકિયોમેટ્રિક સ્થાન પર ખસેડીને વધુ સચોટ અભિગમ પ્રદાન કરે છે. સમાન વિભાવનાઓ વ્હિટમોરના વિસ્તરણમાં જોઈ શકાય છે, જ્યાં પ્રાન્ડટલ સંખ્યા અંદાજે 0.8 છે અને ચામડીના ઘર્ષણ ગુણાંકને ફૂંકવા અને અનાજની લંબાઈ સાથે પ્રવાહના વિકાસને ધ્યાનમાં લેવા માટે ફરીથી ગણતરી કરવામાં આવે છે. બંને સુધારેલા સૂત્રો ચકાસાયેલ માહિતી સાથે વધુ સારો સંબંધ દર્શાવે છે. રીગ્રેસન ઉન્નતીકરણો પ્રવાહી ઇંધણ રીગ્રેસન દર વધારવા માટેની સૌથી સરળ તકનીક એ છે કે અલગ ઇંધણનો ઉપયોગ કરવો. ઓછા પરમાણુ દ્રવ્યમાનવાળા ઘન પદાર્થોમાં ઓછી સ્નિગ્ધતા હોય છે, જે ગુણવત્તા સામાન્ય રીતે ગેસિફિકેશન માટે જરૂરી ઊર્જામાં ઘટાડા સાથે સંકળાયેલી હોય છે. આત્યંતિક રીતે જોવામાં આવે તો, એક નવી ઘટના ખરેખર ઉભરી આવે છે, જ્યાં બળતણની સપાટી પર ઓગળેલું સ્તર ઓક્સિડાઇઝર પસાર થતાં ટીપાંને પ્રવેશવાની મંજૂરી આપે છે. સામાન્ય રીતે સંકર રોકેટ્રીમાં જોવા મળતા પ્રવાહના સ્તરો પર, આ પ્રવેશ ખરેખર રીગ્રેસન (પ્રબળ બાષ્પીભવન) ના સૌથી મોટા ભાગ માટે જવાબદાર છે. આ ખ્યાલ મૂળરૂપે ટૂંકા સંશોધન સમયગાળા દરમિયાન શોધાયો હતો જેમાં એ. એફ. આર. એલ. અને ઓર્બિટલ ટેક્નોલોજીસ કોર્પોરેશન (ઓ. આર. બી. આઈ. ટી. ઈ. સી.) એ ચોક્કસ આવેગ વધારવાના પ્રયાસમાં કેટલાક ક્રાયોજેનિક ઇંધણનું પરીક્ષણ કર્યું હતું. ઘન પેન્ટેનનો ઉપયોગ કરીને, તેમણે જોયું કે પરંપરાગત વર્ણસંકર ઇંધણની સરખામણીમાં પ્રતિગમન દરમાં ઘણો વધારો થયો છે. પેરાફિન સાથેના કેટલાક પરીક્ષણોએ આધુનિક લિક્વિફાઇંગ રોકેટ તકનીકની પણ આગાહી કરી હતી, જેમાં પેરેગ્રીન રોકેટ અન્ય લોકો વચ્ચે વધુ વિકાસ માટેનો માર્ગ મોકળો કરે છે. વૈકલ્પિક રીગ્રેસન પદ્ધતિ કેટલીક અન્ય સમસ્યાઓ પૂરી પાડે છે, મુખ્યત્વે દહન કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો. કણોના મોટા કદને કારણે, નોઝલમાંથી બહાર નીકળતા અને એન્જિન છોડતા પહેલા પ્રવેશેલા ટીપાંનો સંપૂર્ણ વપરાશ થઈ શકતો નથી. ખરેખર, પેરાફિન મોટા ટુકડાઓને પણ ઘટાડવાનું વલણ ધરાવે છે, દહન કાર્યક્ષમતાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે અને સંભવિત રીતે દહન અસ્થિરતામાં ફાળો આપે છે. જટિલ ભૂમિતિ જોકે તેની આગાહી કરવી ખૂબ મુશ્કેલ છે, જટિલ અનાજ ભૂમિતિઓ બળતણના પ્રવાહમાં મોટા પ્રમાણમાં વધારો કરવા માટે રીગ્રેસન દર વધારવા અને વિસ્તારને બાળી નાખવા માટે બીજી તકનીક પ્રદાન કરે છે. બિન-ગોળાકાર પોર્ટ ક્રોસ સેક્શનનો ઉપયોગ કરવાથી ઓક્સિડાઇઝરના સંપર્કમાં આવેલો વિસ્તાર વધે છે, ખાસ કરીને બર્નની શરૂઆતમાં. જો કે, જેમ જેમ બળતણ પાછું ફરવાનું ચાલુ રાખે છે તેમ તેમ તે આકારને ગોળાકાર કરવાનું શરૂ કરશે કારણ કે સામાન્ય રીતે બળતણની સપાટી પર પ્રતિગમન સામાન્ય રીતે થાય છે, અને ખૂણાઓ ઝડપથી પાછા ફરવાનું વલણ ધરાવે છે. સામાન્ય રીતે, આ O/F ગુણોત્તરને સ્ટોઇકિયોમેટ્રિકથી દૂર ખસેડવાનું કારણ બનશે. જટિલ ભૂમિતિ પરના કેટલાક પ્રથમ પ્રયાસો યુનાઇટેડ ટેક્નોલોજી સેન્ટર દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલા વેગન વ્હીલ ડિઝાઇન હતા. જો કે તેઓ બળતણના પ્રવાહમાં મોટા પ્રમાણમાં વધારો કરે છે, વેગન વ્હીલ્સને જરૂરી છે કે બળતણનો નોંધપાત્ર હિસ્સો પાછળ રહી જાય, અથવા માળખું તૂટી શકે છે. તાજેતરમાં, હેલિકલ ડિઝાઇનનો ઉપયોગ પ્રવાહના કેન્દ્રગામી ઘટકને બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે, જે પ્રવાહને ઘટાડે છે અને સંવહન વધારવા માટે ઓક્સિડાઇઝર અને બળતણ વચ્ચે વધુ ઘર્ષણ પૂરું પાડે છે. ઉટાહ યુનિવર્સિટી ખાતેના વિશ્લેષણમાં તારણ કાઢવામાં આવ્યું છે કે રીગ્રેસન દર સામાન્ય રીતે ઓછામાં ઓછા બે પરિબળોથી વધીને ચાર પરિબળો સુધી પહોંચી જાય છે. સામાન્ય રીતે, હેલિકલ રીગ્રેસન દર ત્વચાના ઘર્ષણ ગુણાંક અને ફૂંકાતા ગુણાંકમાં અનેક ગુણાકાર ગોઠવણો દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. બર્ન વિસ્તાર બર્ન વિસ્તાર એ કમ્બશન ચેમ્બરની ગરમીના સંપર્કમાં આવેલી સપાટીનો સંદર્ભ આપે છે, અને તે રોકેટના રીગ્રેસન માટે રીગ્રેસન દર જેટલો જ મહત્ત્વનો છે, કારણ કે બળતણનો વોલ્યુમ પ્રવાહ દર સામાન્ય રીતે રીગ્રેસન દર ગુણાકાર દ્વારા આપવામાં આવે છે. અનાજની ભૂમિતિની જટિલતાને આધારે, તેની ગણતરી કરવી પણ ખૂબ મુશ્કેલ હોઈ શકે છે. તેના સૌથી સરળ સ્વરૂપમાં, ટ્યુબ આકારના બળતણના દાણામાં બંને છેડા પરના વિસ્તારમાં બર્ન વિસ્તાર ઉમેરવામાં આવે છે. જો કે, તારાના આકારના બળતણ કણને સપાટીનું ક્ષેત્રફળ નક્કી કરવા માટે CAD અથવા અન્ય ભૌમિતિક સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર પડી શકે છે, ખાસ કરીને કારણ કે સપાટીનું ક્ષેત્રફળ સામાન્ય સાથે પાછું આવે છે, જે ઘણીવાર અત્યંત અનિયમિત ભૂમિતિ બનાવે છે. હકીકતમાં, આ પ્રક્રિયા થોડી વધુ જટિલ છે કારણ કે કમ્બશન ચેમ્બરમાં બહાર નીકળેલા ખૂણાઓ તેમના ગોળાકાર સમકક્ષો કરતાં વધુ ઝડપથી પાછા ફરશે, કારણ કે તેઓ બંને બાજુ ગરમીના સંપર્કમાં આવે છે. સમસ્યાનું મોડેલ બનાવવા માટે, બાથએ પિક્સેલ્સને પુનરાવર્તિત રીતે ઝાંખા પાડવાની અને તેજની ચોક્કસ મર્યાદાથી નીચે આવતા પિક્સેલ્સને દૂર કરવાની તકનીક વિકસાવી. આપેલ વોલ્યુમ માટે સપાટી વિસ્તારના આઉટપુટનું કોષ્ટક બનાવવા માટે ઇમેજ પ્રોસેસિંગનો ઉપયોગ કરીને, તેને સમય જતાં બળતણના અનાજના રીગ્રેસન માટેના મોડેલમાં સરળતાથી લાગુ કરી શકાય છે. કમનસીબે, મોટાભાગના મોડેલોને હજુ પણ પ્રયોગમૂલક પરિબળની જરૂર છે જે વિવિધ બંદર ભૂમિતિઓ માટે બળતણ અને ઓક્સિડાઇઝર પ્રવાહ માર્ગોમાં વિવિધતા પર આધાર રાખે છે. ઇમેજ બ્લરિંગ મોડેલના કિસ્સામાં, રીગ્રેસનની આગાહીઓ પણ ઇમેજ પ્રોસેસિંગ પ્રોગ્રામમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સેટિંગ્સ પર આધારિત હોય છે. 2ડી ક્રોસ સેક્શન પર આધારિત બર્ન એરિયાના નમૂનાઓ ચોકસાઈનો બીજો ઘટક ગુમાવે છે કારણ કે તેઓ રેડિયલ દિશામાં રીગ્રેસન ધારણ કરે છે. હેલિકલ અનાજ માટે, ઉદાહરણ તરીકે, બાથના નમૂના દ્વારા આગાહી કરાયેલ બર્ન વિસ્તાર ખોટો હશે. રીગ્રેસન પરીક્ષણ સચોટ આગાહી પદ્ધતિઓના અભાવને કારણે, ઉડાન પહેલાં રીગ્રેસન દર ચોક્કસપણે નક્કી કરવા માટે દરેક પ્રણાલીનું સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણ રૂપરેખાંકનમાં પરીક્ષણ કરવું જોઈએ. લાક્ષણિક રીતે, વિવિધ ફ્લક્સ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ પરીક્ષણ કરાયેલા કેટલાક સમાન અનાજ માટેના ડેટા પોઇન્ટ સ્પેસ-ટાઇમ એવરેજ પાવર ફંક્શનમાં ફીટ કરવામાં આવે છે. શરૂઆતમાં, સરેરાશ માસ ફ્લક્સ માટે સંભવિત ગણતરીઓમાં વિવિધતાને કારણે પ્રકાશનોમાં પાવર ફંક્શનને ફીટ કરવાની પદ્ધતિઓ ઘણીવાર અસ્પષ્ટ રહી હતી, જેના કારણે તારણોની તુલના કરવી મુશ્કેલ બની હતી. કારાબેયોગ્લુ દ્વારા હવે સામાન્ય રીતે સંદર્ભિત અભ્યાસ સૂચવે છે કે સૌથી સરળ માપ, બંદર વ્યાસ સરેરાશ, પણ સૌથી સચોટ પરિણામો પ્રદાન કરે છે. સંદર્ભો હાઇબ્રિડ-પ્રોપેલન્ટ રોકેટ રોકેટ એન્જિન