Name: improving the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain with a nested helical structure
Uploaded: 2021-01-18T12:30:00
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Ces travaux ont été soutenus par la National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11802315, 11872368 et 11927803) et la Equipment Pre-Research Foundation of National Defense Key Laboratory (Subvention no 6142701190402).

1. Configuration expérimentale et procédures
<ol><li>Préparation du grain de carburant REMARQUE : Le grain de carburant à structure nouvelle se composait de deux parties, qui sont indiquées à la figure 4. En tant que partie principale du nouveau grain, le carburant à base de paraffine représente plus de 80% de la masse totale. Le substrat ABS est utilisé comme combustible supplémentaire. La préparation de ce grain de carburant a été réalisée en combinant l’impression 3D...

<ol>
	<li>Boiron, A. J., Cantwell, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2013).</li><li>Mazzetti, A., Merotto, L., Pinarello, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paraffin-based+hybrid+rocket+engines+applications:+A+review+and+a+market+perspective.">Paraffin-based hybrid rocket engines applications: A review and a market perspective.</a> Acta Astronautica. 126, 286-297 (2016).</li><li>Karabeyoglu, A., Zilliac, G., Cantwell, B. J., DeZilwa, S., Castellucci, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale-Up+Tests+of+High+Regression+Rate+Paraffin-Based+Hybrid+Rocket+Fuels.">Scale-Up Tests of High Regression Rate Paraffin-Based Hybrid Rocket Fuels.</a> Journal of Propulsion and Power. 20 (6), 1037-1045 (2004).</li><li>Jens, E. T., Narsai, P., Cantwell, B., Hubbard, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2014).</li><li>Kuo, K. K., Chiaverini, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion. , (2007).</li><li>Boardman, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 33rd Joint Propulsion Conference and Exhibit. , (1997).</li><li>Connell, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+Solid+Fuel+Combustion+in+a+Hybrid+Rocket+Motor+Using+Amorphous+Ti-Al-B+Nanopowder+Additives.">Enhancement of Solid Fuel Combustion in a Hybrid Rocket Motor Using Amorphous Ti-Al-B Nanopowder Additives.</a> Journal of Propulsion and Power. 35 (3), 662-665 (2019).</li><li>Veale, K., Adali, S., Pitot, J., Brooks, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+performance+and+structural+considerations+of+paraffin+wax+hybrid+rocket+fuels+with+additives.">A review of the performance and structural considerations of paraffin wax hybrid rocket fuels with additives.</a> Acta Astronautica. 141, 196-208 (2017).</li><li>Karakas, H., Kara, O., Ozkol, I., Karabeyoglu, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. , (2019).</li><li>Di Martino, G. D., Mungiguerra, S., Carmicino, C., Savino, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+fluid-dynamic+modeling+of+the+internal+ballistics+of+paraffin-fueled+hybrid+rocket.">Computational fluid-dynamic modeling of the internal ballistics of paraffin-fueled hybrid rocket.</a> Aerospace Science and Technology. 89, 431-444 (2019).</li><li>Leccese, G., Cavallini, E., Pizzarelli, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AIAA Propulsion and Energy 2019 Forum. , (2019).</li><li>Cardoso, K. P., Ferr&#227;o, L. F. A., Kawachi, E. Y., Gomes, J. S., Nagamachi, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ballistic+Performance+of+Paraffin-Based+Solid+Fuels+Enhanced+by+Catalytic+Polymer+Degradation.">Ballistic Performance of Paraffin-Based Solid Fuels Enhanced by Catalytic Polymer Degradation.</a> Journal of Propulsion and Power. 35 (1), 115-124 (2019).</li><li>Paccagnella, E., Barato, F., Pavarin, D., Karabeyo&#287;lu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+Parameters+of+Swirling+Oxidizer+Injection+in+Hybrid+Rocket+Motors.">Scaling Parameters of Swirling Oxidizer Injection in Hybrid Rocket Motors.</a> Journal of Propulsion and Power. 33 (6), 1378-1394 (2017).</li><li>Kumar, R., Ramakrishna, P. 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R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> AIAA Scitech 2019 Forum. , (2019).</li><li>Whitmore, S., Peterson, Z., Eilers, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &amp; Exhibit. , (2011).</li><li>Whitmore, S. A., Armstrong, I. W., Heiner, M. C., Martinez, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2018 Joint Propulsion Conference. , (2018).</li><li>Whitmore, S. A., Peterson, Z. W., Eilers, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparing+Hydroxyl+Terminated+Polybutadiene+and+Acrylonitrile+Butadiene+Styrene+as+Hybrid+Rocket+Fuels.">Comparing Hydroxyl Terminated Polybutadiene and Acrylonitrile Butadiene Styrene as Hybrid Rocket Fuels.</a> Journal of Propulsion and Power. 29 (3), 582-592 (2013).</li><li>Whitmore, S. A., Sobbi, M., Walker, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2014).</li><li>Whitmore, S. A., Walker, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+Model+for+Hybrid+Fuel+Regression+Rate+Amplification+Using+Helical+Ports.">Engineering Model for Hybrid Fuel Regression Rate Amplification Using Helical Ports.</a> Journal of Propulsion and Power. 33 (2), 398-407 (2017).</li><li>Creech, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting. , (2015).</li><li>Lyne, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2018 Joint Propulsion Conference. , (2018).</li><li>Elliott, T. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 52nd AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2016).</li><li>Armold, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2013).</li><li>Armold, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. , (2014).</li><li>Fuller, J., Ehrlich, D., Lu, P., Jansen, R., Hoffman, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference &amp; Exhibit. , (2011).</li><li>Lee, C., Na, Y., Lee, J. W., Byun, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+induced+swirl+flow+on+regression+rate+of+hybrid+rocket+fuel+by+helical+grain+configuration.">Effect of induced swirl flow on regression rate of hybrid rocket fuel by helical grain configuration.</a> Aerospace Science and Technology. 11 (1), 68-76 (2007).</li><li>Tian, H., Li, Y., Li, C., Sun, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regression+rate+characteristics+of+hybrid+rocket+motor+with+helical+grain.">Regression rate characteristics of hybrid rocket motor with helical grain.</a> Aerospace Science and Technology. 68, 90-103 (2017).</li><li>Hitt, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 2018 Joint Propulsion Conference. , (2018).</li><li>Wang, Z., Lin, X., Li, F., Yu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combustion+performance+of+a+novel+hybrid+rocket+fuel+grain+with+a+nested+helical+structure.">Combustion performance of a novel hybrid rocket fuel grain with a nested helical structure.</a> Aerospace Science and Technology. 97, (2020).</li><li>McBride, J. B., Gordon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and APPlications. , (1996).</li><li>De Zilwa, S., Zilliac, G., Karabeyoglu, A., Reinath, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. , (2003).</li><li>Franco, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regression+Rate+Design+Tailoring+Through+Vortex+Injection+in+Hybrid+Rocket+Motors.">Regression Rate Design Tailoring Through Vortex Injection in Hybrid Rocket Motors.</a> Journal of Spacecraft and Rockets. 57 (2), 278-290 (2020).</li></ol>

La technique présentée dans cet article est une nouvelle approche utilisant un grain de carburant avec une structure hélitique imbriquée. Il n’y a aucune difficulté à mettre en place l’équipement et les installations nécessaires. La structure hélicoïque peut être facilement produite par impression 3D, et la nidification des carburants à base de paraffine peut être facilement effectuée par coulée centrifuge. Les imprimantes 3D de moulage de dépôt fondu (FDM) ne sont pas chères et le coût des centrif...

Une technique pour améliorer les performances de combustion d’un moteur-fusée hybride est nécessaire de toute urgence. À ce jour, les applications pratiques des moteurs-fusées hybrides sont encore bien inférieures à celles des moteurs-fuséessolides et liquides 1,2. Le faible taux de régression des carburants traditionnels limite l’amélioration des performances de poussée pour le moteur-fuséehybride 3,4. De plus, son efficacité de combustion est légèrement inférieure à celle des autres fusées à énergie chimique en raison de la combustion de diffusion interne5, comme le montre la figure 1. Bien que diverses techniques aient été étudiées et développées, telles que l’utilisation de multi-ports6,l’amélioration des additifs7,8,9, liquéfiant le carburant10,11,12, injectiontourbillonnante 13, saillies14, et bluff corps15, ces approches sont associées à des problèmes dans l’utilisation du volume, l’efficacité de combustion, la performance mécanique, et la qualité de redondance. Jusqu’à présent, l’amélioration structurelle du grain de carburant, qui n’a pas ces lacunes, a attiré plus d’attention en tant que moyen efficace d’améliorer les performances de combustion16,17. L’avènement de l’impression tridimensionnelle (3D) a permis d’augmenter efficacement les performances des moteurs-fusées hybrides grâce à la capacité de produire rapidement et à peu de frais des conceptions de céréales conventionnelles complexes ou des grains de carburant nonconventionnels 18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30. Toutefois, au cours du processus de combustion, ces améliorations des performances de combustion diminuent avec la combustion caractéristique de la structure, ce qui entraîne une diminution des performances de combustion23. Nous avons démontré qu’une nouvelle conception est utile pour améliorer les performances des moteurs-fuséeshybrides 31. Le détail de cette technique et les résultats représentatifs sont présentés dans ce document.
Le grain de carburant se compose d’un substrat hélicoïque fabriqué à partir d’acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS) et d’un combustible imbriqué à base de paraffine. Sur la base de l’impression centrifuge et 3D, les avantages des deux carburants avec des taux de régression différents ont été combinés. La structure hélioïque spéciale du grain de carburant après combustion est indiquée dans la figure 2. Lorsque le gaz traverse le grain de carburant, de nombreuses zones de recirculation sont simultanément créées à des rainures entre les pales, ce qui est indiqué dans la figure 3. Cette structure caractéristique sur la surface intérieure augmente l’énergie cinétique de turbulence et le nombre tourbillonnant dans la chambre de combustion, qui augmentent les échanges de matière et d’énergie dans la chambre de combustion. En fin de compte, le taux de régression du nouveau grain de carburant est effectivement amélioré. L’effet de l’amélioration du taux de régression a été bien prouvé: en particulier, le taux de régression du nouveau grain de carburant s’est avéré 20% plus élevé que celui du carburant à base de paraffine au flux de masse de 4 g/s·cm2,32.
Un avantage du grain de carburant avec une structure hélicétique imbriquée est qu’il est simple à fabriquer. Le processus de moulage nécessite principalement un mélangeur de fonte, une centrifugeuse et une imprimante 3D. Le substrat ABS formé par l’impression 3D réduit considérablement le coût de fabrication. Un autre avantage important et unique est que l’effet d’amélioration ne disparaît pas pendant le processus de combustion.
Cet article présente le système expérimental et la procédure pour améliorer les performances de combustion d’un moteur-fusée hybride à l’aide de la nouvelle structure de grain de carburant. En outre, cet article présente trois comparaisons représentatives des paramètres de performance de combustion pour prouver la faisabilité de la technique, y compris la fréquence d’oscillation de la pression de chambre de combustion, le taux de régression, et l’efficacité de combustion caractérisée par la vitesse caractéristique.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D printer</td>
			<td>Raise3D</td>
			<td>N2 Plus</td>
			<td>305 &#215; 305 &#215; 605 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D drawing software</td>
			<td>Autodesk</td>
			<td>Inventor</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ABS</td>
			<td>Raise3D</td>
			<td>ABS black</td>
			<td>1.75 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>Sony</td>
			<td>A6000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Carbon</td>
			<td>Aibeisi</td>
			<td>ATP-88AT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifugal machine</td>
			<td>Luqiao Langbo Motor Co.Ltd</td>
			<td>Custom</td>
			<td>&#8804;1450 rpm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing software</td>
			<td>OriginLab</td>
			<td>Origin 2020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EVA</td>
			<td>DuPont Company</td>
			<td>360</td>
			<td>binder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass flow controller</td>
			<td>Bronkhost</td>
			<td>F-203AV</td>
			<td>0-1500 ln/min</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Melt mixer</td>
			<td>Winzhou Chengyi Jixie Co.Ltd</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-function data acquisition card</td>
			<td>NI</td>
			<td>USB-6211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin</td>
			<td>Sinopec Group Company</td>
			<td>58#</td>
			<td>Fully refined paraffin, Melting point&#8776;58&#8451;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PE wax</td>
			<td>Qatar petroleum chemical industry Company</td>
			<td>Custom</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slicing software</td>
			<td>Raise3D</td>
			<td>ideaMaker</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spark plug</td>
			<td>NGK</td>
			<td>PFR7S8EG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stearic acid</td>
			<td>ical Reagent Company</td>
			<td>Custom</td>
			<td>hardener</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

improving the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain with a nested helical structure

Une technique visant à améliorer les performances de combustion d’un moteur-fusée hybride à l’aide d’une nouvelle structure de grain de carburant est présentée. Cette technique utilise les différents taux de régression des combustibles acrylonitriles à base de butadiène et de paraffine, qui augmentent les échanges de matière et d’énergie par des zones de flux tourbillonnant et de recirculation formées aux rainures entre les vanes adjacentes. La technique de coulée centrifuge est utilisée pour jeter le combustible à base de paraffine dans un substrat de styrène acrylonitrile au butadiène fabriqué par impression tridimensionnelle. En utilisant l’oxygène comme oxydant, une série d’essais ont été effectués pour étudier les performances de combustion du nouveau grain de carburant. Par rapport aux grains de carburant à base de paraffine, le grain de carburant à structure hélicétique imbriquée, qui peut être maintenu tout au long du processus de combustion, a montré une amélioration significative du taux de régression et un grand potentiel d’amélioration de l’efficacité de combustion.

La figure 7 montre les changements dans la pression de la chambre de combustion et le débit de masse oxydant. Pour fournir le temps nécessaire à la régulation du débit, l’oxydant entre à l’avance dans la chambre de combustion. Lorsque le moteur augmente la pression dans la chambre de combustion, le débit de masse d’oxygène diminue rapidement, puis maintient un changement relativement régulier. Pendant le processus de combustion, la pression dans la chambre de combustion reste ...

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Improving the Combustion Performance of a Hybrid Rocket Engine using a Novel Fuel Grain with a Nested Helical Structure

Une technique utilisant un grain de combustible solide avec une nouvelle structure hélitique imbriquée pour améliorer les performances de combustion d’un moteur-fusée hybride est présentée.

Améliorer les performances de combustion d’un moteur-fusée hybride à l’aide d’un nouveau grain de carburant avec une structure héliétique imbriquée

A technique to improve the combustion performance of a hybrid rocket engine using a novel fuel grain structure is presented. This technique utilizes the ...

Cette méthode peut aider à répondre à la question de savoir comment améliorer les performances de combustion des grains. Les principaux avantages de ce protocole sont que les grains de carburant à structure héliale ne disparaîtront pas avec le processus de combustion. Cette méthode peut également être appliquée à la formule céréalière avec différentes compilations de matériaux telles que EBS et PUX.Commencez par préparer le styrène acrylonitrile, ou substrat ABS, à l’aide d’un logiciel 3D. Enregistrez la structure du substrat 3D sous forme de fichier STL. Ouvrez ensuite le logiciel de tranchage 3D et importez la structure.Cliquez sur démarrer le tranchage et sélectionnez le mode d’impression de vitesse à partir du modèle principal. Vitesse à double clic. Ensuite, changez la densité du remplissage à 100% et sélectionnez radeau avec jupe pour l’édition plate-forme.Cliquez enregistrer et fermer, puis cliquez sur tranche. Allumez l’imprimante 3D et importez le fichier de tranche du substrat ABS. Réglez la température du lit chauffé et de la buse à 100 et 240 degrés Celsius respectivement.Cliquez pour commencer à imprimer après la stabilisation. Pour assurer une impression réussie, appliquez de la colle solide sur la plaque chaude pour augmenter l’adhérence entre le substrat ABS et la plaque chaude. Pour une préparation de carburant à base de paraffine, préparez des matières premières de paraffine, de cire de polyéthylène, d’acide stérique, d’acétate de vinyle éthylène et de poudre de carbone.Configurez le carburant à base de paraffine selon les instructions manuscrites et placez les matériaux configurés dans le mélangeur de fusion. Puis faire fondre et remuer jusqu’à ce qu’ils soient complètement mélangés. Placez le substrat ABS dans la centrifugeuse et fixez-le avec un bouchon d’extrémité.Branchez la poudre et allumez l’interrupteur de la pompe de refroidissement à l’eau. Ensuite, allumez le relais centrifugeuse et augmentez la vitesse à 1400 RPM. Ouvrez la vanne sur le mélangeur de fusion et commencez à moulage.Retirer le grain de carburant et couper la forme. Mesurez et enregistrez le poids, la longueur et le diamètre intérieur du grain de carburant complet et photographiez-le. Pour assembler le moteur-fusée hybride, fixez la section de la chambre de combustion sur le rail de glissière, chargez le grain de carburant et installez la section de la chambre de postcombustion.Installez la tête et la buse. Installez ensuite l’allumeur de torche sur la tête du moteur-fusée hybride. Installez la bougie d’allumage et connectez l’alimentation électrique.Connectez les lignes d’approvisionnement en azote, oxydant, méthane d’allumage et gaz d’oxygène d’allumage entre le banc d’essai et la bouteille de gaz. Connectez l’ordinateur industriel, la carte d’acquisition de données multifonctions, le contrôleur de flux de masse et la boîte de commande du banc d’essai. Puissance sur le banc d’essai, le contrôleur de flux de masse et l’allumeur.Ouvrez le logiciel FlowDDE et cliquez sur les paramètres de communication. Cliquez sur l’interface de connexion correspondante et cliquez bien. Cliquez sur la communication ouverte pour établir la communication avec le contrôleur de flux.Ensuite, ouvrez le programme de mesure et de contrôle, ou MCP. Définissez le canal d’entrée et de sortie de la carte d’acquisition de données multifonctions et cliquez sur exécuter pour établir la communication avec l’ensemble du système. Vérifiez l’état de fonctionnement du MCP et réglez-le en mode de commande manuelle.Vérifiez l’état de fonctionnement de la bougie d’allumage et effectuez un test de vanne. Testez la fonction d’enregistrement des données. Ensuite, ouvrez l’interface de réglage et définissez l’heure de test, y compris l’heure d’ouverture et de fermeture de la vanne, le temps d’allumage et la durée de l’enregistrement des données.Établir les exigences de sécurité et dégager le personnel de la zone expérimentale. Ouvrez la vanne du cylindre et ajustez la pression de sortie de la vanne régulatrice en fonction des différentes conditions de débit de masse. Ouvrez l’interface de réglage et réglez le débit de masse oxydant.Allumez la caméra, puis réglez le MCP en mode de commande automatique et attendez la gâchette. Cliquez sur démarrer sur le MCP pour démarrer l’expérience. Après environ une minute, cliquez sur arrêter et éteindre la caméra.Fermez la bouteille de gaz et ouvrez la vanne dans le pipeline pour soulager la pression. Éteindre le banc d’essai et retirer le grain de carburant. Mesurez et photographiez le grain de carburant tel qu’il a été démontré précédemment.Des changements dans la pression de chambre de combustion et le taux d’écoulement de masse oxydant sont montrés ici. Pour fournir le temps nécessaire à la régulation du débit, l’oxydant entre à l’avance dans la chambre de combustion. Lorsque le moteur augmente la pression dans la chambre de combustion, le débit de masse d’oxygène diminue rapidement, puis maintient un changement relativement régulier.Pendant le processus de combustion, la pression dans la chambre de combustion reste stable. Une comparaison de la fréquence d’oscillation de pression de chambre de combustion est présentée ici. Le spectre des fluctuations de pression du nouveau grain de carburant contenait trois pics distincts qui étaient associés à la basse fréquence hybride, au mode Helmholtz et à la demi-onde acoustique dans la chambre de combustion.Les positions des pics de pression du nouveau grain de carburant étaient essentiellement les mêmes que celle des carburants à base de paraffine, ce qui indique que la nouvelle structure n’est pas susceptible d’introduire des oscillations de combustion supplémentaires. Le taux de régression en fonction du flux oxydant a été comparé entre les grains de carburant. Au même taux d’écoulement de masse oxydant, le taux de régression du nouveau grain de carburant était plus élevé que celui du carburant à base de paraffine et l’écart s’est progressivement creusé à mesure que le flux oxydant augmentait.La vitesse caractéristique a été utilisée pour comparer l’efficacité de combustion. Le nouveau grain de carburant présentait une vitesse caractéristique plus élevée que les grains à base de paraffine à divers rapports d’oxydant et de carburant. Cela correspond à une augmentation moyenne de l’efficacité de combustion d’environ 2 % Lorsque vous essayez ce protocole, n’oubliez pas que la température de coulée du carburant à base de paraffine ne peut pas être supérieure à 120 degrés Celsius.

Research

JoVE Journal

Engineering

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Exploration et cartographie des surfaces d&#39;électrodes en piles à oxyde solide

Solid oxide fuel cells (SOFCs) are potentially the most efficient and cost-effective solution to utilization of a wide variety of fuels beyond hydrogen ...

Recherche

Ingénierie

Flame Experiments at the Advanced Light Source: New Insights into Soot Formation Processes

Les expériences de la flamme à l&#39;Advanced Light Source: nouvelles perspectives sur les processus d&#39;établissement de la suie

The following experimental protocols and the accompanying video are concerned with the flame experiments that are performed at the Chemical Dynamics ...

Preparation and Evaluation of Hybrid Composites of Chemical Fuel and Multi-walled Carbon Nanotubes in the Study of Thermopower Waves

Préparation et évaluation des composites hybrides de carburant chimique et multi-parois des nanotubes de carbone dans l&#39;étude des ondes thermoélectrique

When a chemical fuel at a certain position in a hybrid composite of the fuel and a micro/nanostructured material is ignited, chemical combustion occurs ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Détection et récupération du palladium, or et métaux de cobalt provenant de la mine urbaine utilisant de nouveaux capteurs / adsorbants désignés avec Nanoscale Wagon en forme de roues-Pores

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Méthodes expérimentales avancées pour basse température magnétotransport mesure de nouveaux matériaux

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Combustion Characterization and Model Fuel Development for Micro-tubular Flame-assisted Fuel Cells

Combustion Caractérisation et élaboration d&#39;un modèle de carburant pour les micro-piles à combustible tubulaires assistée Flame-

Combustion based power generation has been accomplished for many years through a number of heat engine systems. Recently, a move towards small scale power ...

Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

Détecter la Distribution de chlorure soluble dans l’eau de la pâte de ciment d’une manière de haute précision

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Infrared Degenerate Four-wave Mixing with Upconversion Detection for Quantitative Gas Sensing

Mélange à quatre ondes dégénéré infrarouge avec conversion ascendante détection pour la détection de gaz Quantitative

We present a protocol for performing gas spectroscopy using infrared degenerated four-wave mixing (IR-DFWM), for the quantitative detection of gas species ...

A Polymer-based Piezoelectric Vibration Energy Harvester with a 3D Meshed-Core Structure

Une moissonneuse d’énergie de Vibration piézoélectrique à base de polymères avec une Structure de Meshed-Core 3D

In this study, we fabricated a flexible 3D mesh structure with periodic voids by using a 3D lithography method and applying it to a vibration energy ...

A Rapid Method for Modeling a Variable Cycle Engine

Une méthode rapide pour modéliser un moteur à cycle variable

The variable cycle engines (VCE) that combine the advantages of turbofan and turbojet engines, are widely considered to be the next generation aircraft ...