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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इस काम को नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (ग्रांट नग 11802315, 11872368 और 11927803) और इक्विपमेंट प्री-रिसर्च फाउंडेशन ऑफ नेशनल डिफेंस की लेबोरेटरी (ग्रांट नंबर 6142701190402) ने सपोर्ट किया।

1. प्रायोगिक सेटअप और प्रक्रियाएं
<ol><li>ईंधन अनाज की तैयारी नोट: उपन्यास संरचना के साथ ईंधन अनाज में दो भाग शामिल थे, जिन्हें चित्र 4में दिखाया गया है। उपन्यास अनाज के मुख्य भाग के रूप में, पैरा?...

<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. A. <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+protrusion+on+the+enhancement+of+regression+rate.">Effect of protrusion on the enhancement of regression rate.</a> Aerospace Science and Technology. 39, 169-178 (2014).</li><li>Kumar, R., Ramakrishna, P. A. <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+Hybrid+Fuel+Regression+Rate+Using+a+Bluff+Body.">Enhancement of Hybrid Fuel Regression Rate Using a Bluff Body.</a> Journal of Propulsion and Power. 30 (4), 909-916 (2014).</li><li>Degges, M. J., 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>Connell, T., Young, G., Beckett, K., Gonzalez, D. 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>

इस पेपर में प्रस्तुत तकनीक एक नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ ईंधन अनाज का उपयोग करके एक उपन्यास दृष्टिकोण है। जरूरी उपकरण और सुविधाएं स्थापित करने में कोई दिक्कत नहीं है। पेचिक संरचना को आसानी से 3 डी प्र?...

हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक तकनीक की तत्काल आवश्यकता है। आज तक, हाइब्रिड रॉकेट इंजनों के व्यावहारिक अनुप्रयोग अभी भी ठोस और तरल रॉकेट इंजन1,2की तुलना में बहुत कम हैं। पारंपरिक ईंधनों की कम प्रतिगमन दर हाइब्रिड रॉकेट इंजन3,4के लिए जोर प्रदर्शन में सुधार को सीमित करती है । इसके अलावा, आंतरिक प्रसार दहन 5 के कारण इसकी दहन दक्षता अन्य रासायनिक ऊर्जा रॉकेट की तुलना में थोड़ी कम है, जैसा कि चित्र1में दिखायागया है। यद्यपि विभिन्न तकनीकों का अध्ययन और विकास किया गया है, जैसे किबहु-बंदरगाहों का उपयोग6,एडिटिव्स7,8,9,तरल ईंधन10,11,12,भंवर इंजेक्शन13,फलाव14,और धोखा शरीर15,ये दृष्टिकोण मात्रा उपयोग, दहन दक्षता, यांत्रिक प्रदर्शन और अतिरेक गुणवत्ता में समस्याओं से जुड़े हैं। इस प्रकार अब तक, ईंधन अनाज के संरचनात्मक सुधार, जिसमें ये कमियां नहीं हैं, ने दहन प्रदर्शन16, 17में सुधार के प्रभावी साधन के रूप में अधिक ध्यान आकर्षित किया है। त्रि-आयामी (3 डी) प्रिंटिंग के आगमन ने जटिल पारंपरिक अनाज डिजाइनों या गैर-चिकित्सा ईंधन अनाज 18 ,19,20, 21, 22, 23, 24, 25 , 26 , 27,28,29,30का उत्पादन करने की क्षमता के माध्यम से हाइब्रिड रॉकेट इंजनों के प्रदर्शन को बढ़ाने का एक प्रभावी तरीका है। हालांकि, दहन प्रक्रिया के दौरान, दहन प्रदर्शन में ये सुधार विशेषता संरचना जलने के साथ घटता है, जिसके परिणामस्वरूप दहन प्रदर्शन23में कमी आती है। हमने दिखा दिया है कि हाइब्रिड रॉकेट इंजन31के प्रदर्शन को बेहतर बनाने में एक उपन्यास डिजाइन उपयोगी है । इस तकनीक और प्रतिनिधि परिणामों के लिए विस्तार इस कागज में प्रस्तुत किया गया है।
ईंधन अनाज में एक्रिलोनिट्रिल-ब्यूटाडीन-स्टायरीन (एबीएस) और नेस्टेड पैराफिन आधारित ईंधन द्वारा बनाया गया एक हेलीकीय सब्सट्रेट होता है। अपकेंद्रित्र और 3 डी प्रिंटिंग के आधार पर, विभिन्न प्रतिगमन दरों वाले दो ईंधनों के फायदे संयुक्त थे। दहन के बाद ईंधन अनाज की विशेष पेचिक संरचना चित्र 2 में दिखाई गई है। जब गैस ईंधन अनाज से गुजरती है, तो ब्लेड के बीच खांचे पर कई रिसर्चर क्षेत्र एक साथ बनाए जाते हैं, जो चित्र 3में दिखाया गया है। भीतरी सतह पर यह विशेषता संरचना दहन कक्ष में अशांति गतिज ऊर्जा और भंवर संख्या को बढ़ाती है, जो दहन कक्ष में पदार्थ और ऊर्जा दोनों के आदान-प्रदान को बढ़ाती है। अंततः, उपन्यास ईंधन अनाज की प्रतिगमन दर में प्रभावी रूप से सुधार हुआ है। प्रतिगमन दर में सुधार का प्रभाव अच्छी तरह से साबित किया गया है: विशेष रूप से, उपन्यास ईंधन अनाज की प्रतिगमन दर 4 g/ss cm 2,32के द्रव्यमान प्रवाह पर पैराफिन आधारित ईंधन की तुलना में20%अधिक होने का प्रदर्शन किया गया था।
एक नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ ईंधन अनाज का एक लाभ यह है कि यह निर्माण करने के लिए सरल है। मोल्डिंग प्रक्रिया में मुख्य रूप से एक पिघल मिक्सर, एक अपकेंद्रित्र, और एक 3 डी प्रिंटर की आवश्यकता होती है। 3डी प्रिंटिंग द्वारा गठित एबीएस सब्सट्रेट विनिर्माण लागत को बहुत कम कर देता है। एक और महत्वपूर्ण और अनूठा लाभ यह है कि दहन प्रक्रिया के दौरान वृद्धि प्रभाव गायब नहीं होता है।
यह कागज उपन्यास ईंधन अनाज संरचना का उपयोग करके हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार के लिए प्रयोगात्मक प्रणाली और प्रक्रिया प्रस्तुत करता है। इसके अतिरिक्त, यह पेपर तकनीक की व्यवहार्यता साबित करने के लिए दहन प्रदर्शन मापदंडों की तीन प्रतिनिधि तुलना प्रस्तुत करता है, जिसमें दहन कक्ष दबाव की दोलन आवृत्ति, प्रतिगमन दर और विशिष्ट वेग की विशेषता दहन दक्षता शामिल है।

<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

एक उपन्यास ईंधन अनाज संरचना का उपयोग कर एक संकर रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक तकनीक प्रस्तुत की है। यह तकनीक एक्रिलोनिट्रिल ब्यूटाडीन स्टाइरीन और पैराफिन आधारित ईंधनों की विभिन्न प्रतिगमन दरों का उपयोग करती है, जो आसन्न वैन के बीच खांचे पर गठित भंवर प्रवाह और रिसर्चर क्षेत्रों द्वारा पदार्थ और ऊर्जा दोनों के आदान-प्रदान को बढ़ाती है। अपकेंद्रित्र कास्टिंग तकनीक का उपयोग पैराफिन आधारित ईंधन को त्रि-आयामी मुद्रण द्वारा किए गए एक्रिलोनिट्रिल ब्यूटाडीन स्टाइरीन सब्सट्रेट में डालने के लिए किया जाता है। ऑक्सीडाइजर के रूप में ऑक्सीजन का उपयोग करना, उपन्यास ईंधन अनाज के दहन प्रदर्शन की जांच करने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला आयोजित की गई थी। पैराफिन आधारित ईंधन अनाज की तुलना में, एक नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ ईंधन अनाज, जिसे पूरे दहन प्रक्रिया में बनाए रखा जा सकता है, प्रतिगमन दर में महत्वपूर्ण सुधार और दहन दक्षता में सुधार में महान क्षमता दिखाई दी।

चित्रा 7 दहन कक्ष दबाव और ऑक्सीडाइजर जन प्रवाह दर में परिवर्तन से पता चलता है । प्रवाह विनियमन के लिए आवश्यक समय प्रदान करने के लिए, ऑक्सीडाइजर पहले से दहन कक्ष में प्रवेश करता है। जब इंजन दहन...

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

हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक उपन्यास नेस्टेड पेचिक संरचना के साथ एक ठोस ईंधन अनाज का उपयोग करने वाली तकनीक प्रस्तुत की जाती है।

एक नेस्टेड पेचदार संरचना के साथ एक उपन्यास ईंधन अनाज का उपयोग करके हाइब्रिड रॉकेट इंजन के दहन प्रदर्शन में सुधार करना

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

यह विधि अनाज के दहन प्रदर्शन को बेहतर बनाने के सवाल का जवाब देने में मदद कर सकती है। इस प्रोटोकॉल का मुख्य लाभ यह है कि दहन प्रक्रिया के साथ पेचिक संरचना ईंधन अनाज गायब नहीं होगा। इस विधि को ईबीएस और पीयूएक्स जैसे विभिन्न सामग्री संकलनों के साथ अनाज सूत्र पर भी लागू किया जा सकता है।3डी सॉफ्टवेयर का उपयोग करके, एक्रिलोनिट्रिल ब्यूटाडीन स्टायरीन स्टायरीन, या एबीएस सब्सट्रेट तैयार करके शुरू करें। एसटीएल फाइल के रूप में 3डी सब्सट्रेट स्ट्रक्चर को सेव करें। फिर 3डी स्लाइसिंग सॉफ्टवेयर खोलें और संरचना आयात करें।क्लिक शुरू टुकड़ा करने की क्रिया और मुख्य टेम्पलेट से स्पीड प्रिंट मोड का चयन करें। डबल क्लिक गति। फिर इंफिल घनत्व को 100% तक बदलें और प्लेटफ़ॉर्म संस्करण के लिए स्कर्ट के साथ बेड़ा चुनें।सेव और क्लोज पर क्लिक करें और फिर स्लाइस पर क्लिक करें। 3डी प्रिंटर चालू करें और एबीएस सब्सट्रेट की स्लाइस फाइल आयात करें। गर्म बिस्तर और नोजल का तापमान क्रमशः 100 और 240 डिग्री सेल्सियस तक सेट करें।स्थिरीकरण के बाद प्रिंट करना शुरू करने पर क्लिक करें। सफल मुद्रण सुनिश्चित करने के लिए, एबीएस सब्सट्रेट और गर्म प्लेट के बीच आसंजन बढ़ाने के लिए गर्म प्लेट पर ठोस गोंद लागू करें। पैराफिन आधारित ईंधन तैयार करने के लिए पैराफिन, पॉलीथीन वैक्स, स्टेरिक एसिड, एथिलीन विनाइल एसीटेट और कार्बन पाउडर का कच्चा माल तैयार करें।पांडुलिपि निर्देशों के अनुसार पैराफिन आधारित ईंधन को कॉन्फ़िगर करें और कॉन्फ़िगर की गई सामग्रियों को पिघला हुआ मिक्सर में रखें। फिर पिघला और पूरी तरह से मिश्रित जब तक उन्हें हलचल। एबीएस सब्सट्रेट को सेंट्रलाइज में रखें और इसे एंड कैप के साथ सुरक्षित करें।पाउडर में प्लग करें और पानी को ठंडा करने वाले पंप स्विच को चालू करें। फिर सेंट्रलाइज रिले चालू करें और स्पीड को बढ़ाकर 1,400 आरपीएम कर दें। पिघल मिक्सर पर वाल्व खोलें और कास्टिंग शुरू करें।ईंधन अनाज निकालें और आकार ट्रिम करें। उपाय और पूरा ईंधन अनाज के वजन, लंबाई और भीतरी व्यास रिकॉर्ड और यह तस्वीर। हाइब्रिड रॉकेट इंजन को इकट्ठा करने के लिए, स्लाइड रेल पर दहन कक्ष अनुभाग को ठीक करें, ईंधन अनाज लोड करें, और पोस्ट दहन कक्ष अनुभाग स्थापित करें।सिर और नोजल स्थापित करें। इसके बाद हाइब्रिड रॉकेट इंजन के सिर पर टॉर्च इग्नाइटर स्थापित करें। स्पार्क प्लग स्थापित करें और बिजली की आपूर्ति को कनेक्ट करें।परीक्षण बेंच और गैस सिलेंडर के बीच नाइट्रोजन, ऑक्सीडाइजर, इग्निशन मीथेन, और इग्निशन ऑक्सीजन गैस आपूर्ति लाइनों को जोड़ें। औद्योगिक कंप्यूटर, मल्टीफंक्शन डेटा अधिग्रहण कार्ड, मास फ्लो कंट्रोलर और टेस्ट बेंच के कंट्रोल बॉक्स को कनेक्ट करें। परीक्षा बेंच पर शक्ति, जन प्रवाह नियंत्रक और प्रज्वलित।फ्लोडीई सॉफ्टवेयर खोलें और कम्युनिकेशन सेटिंग्स पर क्लिक करें। संबंधित कनेक्शन इंटरफेस पर क्लिक करें और ठीक क्लिक करें। प्रवाह नियंत्रक के साथ संचार स्थापित करने के लिए खुले संचार पर क्लिक करें।फिर माप और नियंत्रण कार्यक्रम, या एमसीपी खोलें। मल्टीफंक्शन डेटा एक्विजिशन कार्ड का इनपुट और आउटपुट चैनल सेट करें और पूरे सिस्टम के साथ संचार स्थापित करने के लिए रन पर क्लिक करें। एमसीपी रनिंग स्टेटस की जांच करें और इसे मैनुअल कंट्रोल मोड पर सेट करें।स्पार्क प्लग की कार्य स्थिति की जांच करें और एक वाल्व परीक्षण करें। डेटा रिकॉर्डिंग फ़ंक्शन का परीक्षण करें। इसके बाद, सेटिंग इंटरफेस खोलें और परीक्षण समय निर्धारित करें, जिसमें वाल्व खोलने और बंद करने का समय, इग्निशन समय और डेटा रिकॉर्डिंग अवधि शामिल है।प्रायोगिक क्षेत्र से सुरक्षा आवश्यकताओं और स्पष्ट कर्मियों को निर्धारित करें। सिलेंडर वाल्व खोलें और विभिन्न द्रव्यमान प्रवाह दर स्थितियों के अनुसार विनियमन वाल्व के उत्पादन दबाव को समायोजित करें। सेटिंग इंटरफेस खोलें और ऑक्सीडाइजर मास फ्लो रेट सेट करें।कैमरे को चालू करें, फिर एमसीपी को स्वचालित नियंत्रण मोड पर सेट करें और ट्रिगर की प्रतीक्षा करें। प्रयोग शुरू करने के लिए एमसीपी पर शुरू पर क्लिक करें। करीब एक मिनट के बाद रुककर कैमरा बंद कर दें।गैस सिलेंडर बंद कर दें और दबाव से राहत पाने के लिए पाइप लाइन में वाल्व खोलें। परीक्षण बेंच से बिजली और ईंधन अनाज को हटा दें। उपाय और ईंधन अनाज तस्वीर के रूप में पहले का प्रदर्शन किया ।दहन कक्ष दबाव और ऑक्सीडाइजर मास फ्लो रेट में परिवर्तन यहां दिखाया गया है। प्रवाह विनियमन के लिए आवश्यक समय प्रदान करने के लिए, ऑक्सीडाइजर पहले से दहन कक्ष में प्रवेश करता है। जब इंजन दहन कक्ष में दबाव बनाता है, ऑक्सीजन जन प्रवाह दर तेजी से गिरता है और फिर एक अपेक्षाकृत स्थिर परिवर्तन रखता है ।दहन प्रक्रिया के दौरान, दहन कक्ष में दबाव स्थिर रहता है। दहन कक्ष दबाव दोलन आवृत्ति की तुलना यहां प्रस्तुत की जाती है। उपन्यास ईंधन अनाज के दबाव में उतार-चढ़ाव स्पेक्ट्रम में तीन अलग-अलग चोटियां थीं जो हाइब्रिड कम आवृत्ति, हेल्महोल्ट्ज़ मोड और दहन कक्ष में ध्वनिक आधी लहर से जुड़ी थीं।उपन्यास ईंधन अनाज की दबाव चोटियों की स्थिति मूल रूप से पैराफिन-आधारित ईंधन के समान थी, जो इंगित करता है कि उपन्यास संरचना अतिरिक्त दहन दोलनों को पेश करने की संभावना नहीं है। ऑक्सीडाइजर प्रवाह के एक समारोह के रूप में प्रतिगमन दर ईंधन अनाज के बीच तुलना की गई थी। एक ही ऑक्सीडाइजर जन प्रवाह दर पर, उपन्यास ईंधन अनाज की प्रतिगमन दर पैराफिन आधारित ईंधन की तुलना में अधिक थी और ऑक्सीडाइजर प्रवाह बढ़ने के साथ अंतर धीरे-धीरे चौड़ा हो गया।दहन दक्षता की तुलना करने के लिए विशिष्ट वेग का उपयोग किया गया था। उपन्यास ईंधन अनाज ने विभिन्न ऑक्सीडाइजर और ईंधन अनुपात में पैराफिन आधारित अनाज की तुलना में उच्च विशेषता वेग का प्रदर्शन किया। यह इस प्रोटोकॉल का प्रयास करते समय लगभग 2% की दहन दक्षता की औसत वृद्धि से मेल खाता है, याद रखें कि पैराफिन आधारित ईंधन का कास्टिंग तापमान 120 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं हो सकता है।

Research

JoVE Journal

Engineering

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

जांच और ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं में इलेक्ट्रोड सतहों मानचित्रण

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

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

उन्नत हल्के स्रोत पर ज्वाला प्रयोगों: कालिख गठन प्रक्रियाओं में नए अंतर्दृष्टि

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

Thermopower तरंगों का अध्ययन में रासायनिक ईंधन और बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब का हाइब्रिड कंपोजिट की तैयारी और मूल्यांकन

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

का पता लगाने और पैलेडियम की वसूली, शहरी खान से सोने और कोबाल्ट धातु नेनो वैगन-पहिया के आकार का pores के साथ मनोनीत उपन्यास सेंसर / Adsorbents का उपयोग

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

सामग्री के उपन्यास की कम तापमान Magnetotransport मापन के लिए उन्नत प्रयोगात्मक विधियों

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

दहन विशेषता और मॉडल ईंधन के विकास के लिए माइक्रो-ट्यूबलर लौ की मदद से ईंधन कोशिकाओं

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

एक उच्च परिशुद्धता रास्ते में सीमेंट पेस्ट के पानी में घुलनशील क्लोराइड वितरण का पता लगाने

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

अवरक्त पतित चार-मात्रात्मक गैस संवेदन के लिए Upconversion पता लगाने के साथ मिश्रण वेव

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

3 डी मेशेड-कोर संरचना के साथ एक बहुलक आधारित piezoelectric कंपन ऊर्जा हार्वेस्टर

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

एक चर चक्र इंजन मॉडलिंग के लिए एक त्वरित विधि

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