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
Description: Watch this Scientific Journal Video about Improving the Combustion Performance of a Hybrid Rocket Engine using a Novel Fuel Grain with a Nested Helical Structure at JoVE.com

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (Grant No 11802315, 11872368 и 11927803) и Фондом прединтуки оборудования Национальной оборонной ключевой лаборатории (Grant No 6142701190402).

1. Экспериментальная установка и процедуры
<ol><li>Подготовка топливного зерна ПРИМЕЧАНИЕ: Топливное зерно с новой структурой состояло из двух частей, которые показаны на рисунке 4. В качестве основной части нового зерна, парафин основе топлива составляет более 80% от общ?...

<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>

Техника, представленная в этой работе, представляет 100-й подход с использованием топливного зерна с вложенным helical структурой. Нет никаких трудностей в создании необходимого оборудования и оборудования. Гелиальная структура может быть легко произведена с помощью 3D-печати, а гнездовани...

Срочно требуется методика повышения производительности сгорания гибридного ракетного двигателя. На сегодняшний день практическое применение гибридных ракетных двигателей по-прежнему намного меньше, чем у твердотопливных и жидкостныхракетных двигателей 1,2. Низкий уровень регрессии традиционных видов топлива ограничивает улучшение производительности тяги для гибридного ракетного двигателя3,4. Кроме того, его эффективность сгорания немного ниже, чем у других химических энергетических ракет из-за внутреннегосгорания диффузии 5, как показано на рисунке 1. Хотя различные методы были изучены и разработаны,такие как использование мульти-порты 6,повышение добавок 7,8,9, сжижение топлива10,11,12,вихревой впрыск 13,выступы 14, и блеф тела15, эти подходы связаны с проблемами в использовании объема, эффективность сгорания, механические характеристики, и избыточность качества. До сих пор структурное улучшение топливного зерна, которое не имеет этих недостатков, привлекло больше внимания в качестве эффективного средства повышенияпроизводительности сгорания 16,17. Появление трехмерной (3D) печати имеет brough эффективный способ увеличить производительность гибридных ракетных двигателей за счет возможности быстрого и недорого производить либо сложные обычные конструкции зернаили нетрадиционные зерна топлива 18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30. Однако, во время процесса сгорания, эти улучшения в производительности сгорания уменьшается с характерной структурой горения, в результате чего снижение производительности сгорания23. Мы показали, что новый дизайн полезен в повышении производительности гибридных ракетных двигателей31. Подробная информация об этом методе и репрезентативных результатах представлена в настоящем документе.
Топливное зерно состоит из геличного субстрата, изготовленного из адрилонитрила-бутадиена-стироля (ABS) и вложенного парафинового топлива. На основе центробежной и 3D-печати преимущества двух видов топлива с различными показателями регрессии были объединены. Специальная гелиная структура топливного зерна после сгорания показана на рисунке 2. Когда газ проходит через топливное зерно, многочисленные зоны рециркуляции одновременно создаются на канавках между лопастями, что показано на рисунке 3. Эта характерная структура на внутренней поверхности увеличивает турбулентность кинетической энергии и вихревой номер в камере сгорания, которые увеличивают обмены материи и энергии в камере сгорания. В конечном счете, скорость регрессии нового топливного зерна эффективно улучшается. Эффект от повышения скорости регрессии хорошо доказан: в частности, было продемонстрировано, что скорость регрессии нового топливного зерна на 20% выше, чем у парафинового топлива при массовом потоке 4г/см 2,32.
Одним из преимуществ топливного зерна с вложенной гелиальной структурой является то, что его просто изготовить. Процесс литья в основном требует смесителя расплава, центрифуги и 3D-принтера. Субстрат ABS, образованный 3D-печатью, значительно снижает производственные затраты. Другим важным и уникальным преимуществом является то, что эффект повышения не исчезает во время процесса сгорания.
В настоящем документе представлена экспериментальная система и процедура улучшения характеристики сгорания гибридного ракетного двигателя с использованием новой структуры топливного зерна. Кроме того, в настоящем документе представлены три репрезентативных сравнения параметров производительности сгорания, чтобы доказать осуществимость метода, включая частоту колебаний давления камеры сгорания, скорость регрессии и эффективность сгорания, характеризующуюся характерной скоростью.

<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

Представлена методика повышения производительности сгорания гибридного ракетного двигателя с использованием новой структуры топливного зерна. Этот метод использует различные темпы регрессии акрилонитриле бутадиена и парафина на основе топлива, которые увеличивают обмены материи и энергии вихревым потоком и зонами рециркуляции, образовавшимися на канавках между соседними тунеядами. Метод центробежного литья используется для того, чтобы превратить топливо на основе парафина в акрилонитрил бутадиеновый субстрат, сделанный трехмерной печатью. Используя кислород в качестве окислителя, была проведена серия испытаний для исследования эффективности сжигания нового топливного зерна. По сравнению с зернами топлива на основе парафина, топливное зерно с вложенной гелиальной структурой, которое может поддерживаться на протяжении всего процесса сгорания, показало значительное улучшение скорости регрессии и большой потенциал в повышении эффективности сгорания.

На рисунке 7 показаны изменения давления камеры сгорания и скорости потока массы окислителя. Чтобы обеспечить необходимое время для регулирования потока, окислитель входит в камеру сгорания заранее. Когда двигатель строит давление в камере сгорания, скорость потока ки...

Watch this Scientific Journal Video about Improving the Combustion Performance of a Hybrid Rocket Engine using a Novel Fuel Grain with a Nested Helical Structure at JoVE.com

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

Представлена техника использования твердого топливного зерна с новой вложенной гелиальной структурой для улучшения характеристики сгорания гибридного ракетного двигателя.

Улучшение производительности сгорания гибридного ракетного двигателя с использованием нового топливного зерна с неуястной гелиальной структурой

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

Этот метод может помочь ответить на вопрос о том, как улучшить производительность сгорания зерна. Основными преимуществами этого протокола является то, что зерна топлива с гелиальной структурой не исчезнут с процессом сгорания. Этот метод также может быть применен к формуле зерна с различными материальными компиляциями, такими как ЭБШ и PUX.Начните с подготовки acrylonitrile butadiene styrene, или субстрата ABS, с использованием 3D-программного обеспечения. Сохраните 3D-структуру субстрата в качестве файла STL. Затем откройте 3D нарезки программного обеспечения и импортировать структуру.Нажмите начать нарезку и выбрать режим быстрой печати из основного шаблона. Скорость двойного щелчка. Затем измените плотность заполнения до 100% и выберите плот с юбкой для издания платформы.Нажмите сохранить и закрыть, а затем нажмите ломтик. Включите 3D-принтер и импортировать файл среза субстрата ABS. Установите температуру нагретого кровати и сопла до 100 и 240 градусов по Цельсию соответственно.Нажмите кнопку начать печатать после стабилизации. Для обеспечения успешной печати нанесите твердый клей на горячую пластину, чтобы увеличить адгезию между субстратом ABS и горячей пластиной. Для приготовления парафинового топлива приготовьте сырье из парафина, полиэтиленового воска, стериновой кислоты, этиленового винилового ацетата и углеродного порошка.Настройте топливо на основе парафина в соответствии с рукописными указаниями и поместите настроенные материалы в смеситель расплава. Затем растопить и перемешать их до полного смешивания. Поместите субстрат ABS в центрифугу и закретуте его концом крышки.Подключите порошок и включите выключатель охлаждающего насоса воды. Затем включите реле центрифуги и увеличьте скорость до 1400 об/мин. Откройте клапан на плавильный смеситель и начать литье.Удалите топливное зерно и обрежьте форму. Измерьте и замитьте вес, длину и внутренний диаметр полного топливного зерна и сфотографируй его. Чтобы собрать гибридный ракетный двигатель, зафиксните секцию камеры сгорания на слайд-рельсе, загрузите топливное зерно и установите секцию камеры после сгорания.Установите голову и сопло. Затем установите факельный воспламенитель на голову гибридного ракетного двигателя. Установите свечу зажигания и подключите силовой установку.Соедините азот, окислитель, метан зажигания и линии газоснабжения кислородом зажигания между испытательной скамейкой и газовым баллоном. Подключите промышленный компьютер, многофункциональную карту сбора данных, контроллер массового потока и контрольную коробку испытательной скамейки. Мощность на испытательной скамейке, контроллер массового потока и воспламенитель.Откройте программное обеспечение FlowDDE и нажмите на настройки связи. Нажмите соответствующий интерфейс соединения и нажмите хорошо. Нажмите открытую связь, чтобы установить связь с контроллером потока.Затем откройте программу измерения и управления, или MCP. Установите входной и выходной канал многофункциональной карты получения данных и нажмите запустить для установления связи со всей системой. Проверьте состояние работы MCP и установите его в режим ручного управления.Проверьте рабочее состояние свечи зажигания и выполните тест клапана. Проверьте функцию записи данных. Затем откройте интерфейс настройки и установите время тестирования, включая время открытия и закрытия клапана, время зажигания и продолжительность записи данных.Установить требования безопасности и очистить персонал от экспериментальной области. Откройте цилиндрический клапан и отрегулируйте выходной давление регулирующего клапана в соответствии с различными условиями скорости массового потока. Откройте интерфейс настройки и установите скорость потока массы окислителя.Включите камеру, затем установите MCP в режим автоматического управления и ждите триггера. Нажмите кнопку «Начать на MCP», чтобы начать эксперимент. Примерно через минуту нажмите кнопку «Остановитесь» и выключите камеру.Закройте газовый баллон и откройте клапан в трубопроводе, чтобы облегчить давление. Снимите испытательную скамейку и удалите топливное зерно. Измерьте и сфотографируем топливное зерно, как это было поменьше продемонстрировано ранее.Здесь показаны изменения давления камеры сгорания и скорости потока массы окислителя. Чтобы обеспечить необходимое время для регулирования потока, окислитель входит в камеру сгорания заранее. Когда двигатель строит давление в камере сгорания, скорость потока кислородной массы быстро падает, а затем поддерживает относительно устойчивое изменение.Во время процесса сгорания давление в камере сгорания остается стабильным. Здесь представлено сравнение частоты колебаний давления камеры сгорания. Спектр колебаний давления нового топливного зерна содержал три различных пика, которые были связаны с гибридным низкочастотным режимом Гельмгольца и акустической полуволной в камере сгорания.Позиции пиков давления нового топливного зерна были в основном такими же, как и у топлива на основе парафина, что указывает на то, что новая структура вряд ли приведет к дополнительным колебаниям сгорания. Скорость регрессии в качестве функции потока окислителя сравнивали между зернами топлива. При той же скорости массового потока окислителя скорость регрессии нового топливного зерна была выше, чем у топлива на основе парафина, и разрыв постепенно увеличивался по мере увеличения потока окислителя.Для сравнения эффективности сгорания использовалась характерная скорость. Новое топливное зерно продемонстрировали более высокую характерную скорость, чем парафиновые зерна при различных соотношениях окислителя и топлива. Это соответствует среднему повышению эффективности сгорания примерно на 2%При попытке этого протокола помните, что температура литья парафинового топлива не может быть выше 120 градусов по Цельсию.

Research

JoVE Journal

Engineering

Probing and Mapping Electrode Surfaces in Solid Oxide Fuel Cells

Исследование и картирование поверхности электродов в ТОТЭ

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

Пламя Эксперименты на Advanced Источник света: новое понимание сажеобразования процессов

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

Подготовка и оценка гибридный композитов химического топлива и многослойных углеродных нанотрубок в исследовании термоэдс волн

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

Обнаружение и восстановление палладия, золота и кобальта металлов из рудника городской использующие новые Датчики / адсорбенты Места с наноразмерных Wagon колеса в форме порах

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

Расширенный Экспериментальные методы низкотемпературной магнитотранспорте измерения новых материалов

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

Горение Характеристика и модель развития топлива для микро-трубчатые пламени при содействии топливных элементов

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

Обнаружение водорастворимый хлорид распределение цементной пасты в виде высокой точности

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

Инфракрасная вырожденный Четырехволновое, смешивая с Upconversion обнаружения для количественного газ зондирования

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

Полимерных пьезоэлектрических вибрации энергии комбайн с 3D структура Мешхед Core

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

Быстрый метод моделирования двигателя переменного цикла

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