چکیده: 

در این پژوهش مولد موج انفجار پالسی طراحی و ساخته شده است. این مولد از گاز متان به عنوان سوخت و از گاز اکسیژن به عنوان اکسید کننده استفاده میکند. دستگاه مولد موج انفجاری شامل مدار تغذیه، مدار فرمان، شیرهای مناسب جهت کنترل جریان سوخت و اکسید کننده، شعله پوش، سیستم اختلاط سوخت و اکسید کننده، سیستم اشتعال، فنر شلخین و لوله اصلی است. به منظور سهولت نصب فنر شلخین، لوله انفجاری بصورت دو تکه ساخته شده است. ابعاد لوله به کار رفته به طول 150 سانتی متر و قطر 2.5 سانتیمتر است. در این مولد موج انفجاری پالسی سوخت و اکسیدکننده در دو مخزن جداگانه قرار گرفتهاند و برای اختلاط مناسب آنها در مسیر ورود به لوله انفجاری سیستم اختلاط مناسبی قرار داده شده است. با انجام آزمایشات گوناگون کارآیی دستگاه ساخته شده برای رسوب زدایی بررسی گردیده است. بررسی تصاویر برخورد موجهای انفجاری با رسوب نشان میدهند که موج انفجاری ابتدا باعث ایجاد شکست و سپس جدایش رسوب میگردد. همچنین استفاده از موج انفجاری جهت رفع انواع رسوبات  با ترکیبات مختلف نیازمند بررسی بیشتر است.

واژهای کلیدی : احتراق – انفجار  – گذر – لوله انفجاری- فنر شلخین

تصویر از pde دریچه ای

تصویر از pde دریچه ای

فصل1 : طرح مسئله تحقیق …………………………………………… 1

1- 1. مقدمه   .……………………………………………………………………… 2

در این فصل به ارائه یک نمای کلی از تحقیق صورت گرفته می پردازیم. امروزه تحقیقات فراوانی در زمینه گذر احتراق به انفجار DDT در حال انجام است. علت این امر کاربردهای فراوان امواج انفجاری، مخصوصاً از نوع DDT در صنایع مختلف از جمله صنایع هوافضا و پیشرانهای هوایی است. هدف اصلی در این تحقیق طراحی و ساخت مولد موج انفجار پالسی است. از مهمترین و اساسی ترین بخش های طراحی، طراحی و ساخت مدار تغذیه، شامل شیرهای برقی انتقال سوخت و اکسیژن و شیرهای ایمنی یکطرفه ، طراحی مدارفرمان الکتریکی قطع و وصل جریان سوخت و اکسیژن و تامین جرقه جهت اشتعال ، طراحی و ساخت لوله مولد موج انفجار در رسیدن از احتراق به انفجار و اتصالات لازم برای ارتباط موارد ذکر شده با هم است.

مولد موج انفجار پالسی سیستمی است که بر اساس فرایندگذر از احتراق به انفجار DDT کارمیکند. در ساده ترین حالت متشکل از یک لوله با نسبت طول به قطر داخلی بالا با یک سر باز ، سامانه تغذیه و سامانه اشتعال است. در این لوله از تکرار سریع فرایند تولید موج انفجار می توان  برای تولید تراست استفاده کرد. موج انفجار دارای مشخصه های خاص خود است. سرعت جبهه شعله در آن به 2-3 کیلومتر در ثانیه می رسد. این سرعت های بالا موج ضربه ای را ایجاد می کنند که از خواص این موج است. تولید فشار بالا نیز یکی دیگر از مشخصه های این موج می باشد.

نوع مخلوط تاثیر قابل توجهی در فشار و سرعت تولیدی دارد. نتایج حاصل از آزمایشات انجام شده این مطلب را تایید می کند. در طی چند دهه اخیر مطالعات فراوانی بر روی موتورهای پالسی انفجاری صورت گرفته است. تحقیقات آزمایشگاهی اولیه منجر به ساخت تعدادی PDE با هیدروژن – اکسیژن و استیلن –  اکسیژن شد. آزمایشات PDE شامل تک سیکل و چند سیکل می شود. از این آزمایشات برای درک پدیده DDT استفاده شده است. PDE ها  تکنولوژی امید بخشی را اثبات کردند که دارای مزیتهایی مانند راندمان بالا، ساختار سخت افزاری ساده ، قابلیت اطمینان و عملکرد قابل تطبیق با شرایط مختلف، ایجاد تراست بالا، هزینه ساخت پایین و قطعات متحرک محدود است. پتانسیل خود تخلیه شدن از ویژگی های منحصر به فرد آنها است که نسبت به عملکرد و راندمان مهمتر به نظر    می رسد .

در دو دهه اخیر پیشرفت های بسیاری در زمینه تحقیقات بر رویPDE  صورت گرفته است. این نوع موتورها بدلیل ویژگی های منحصر به فرد ذکر شده به سرعت مورد توجه صنایع گوناگون به ویژه صنایع هوایی واقع شدند.

دراین تحقیق تجهیزات و مراحل ساخت یک مولد موج انفجار پالسی مورد بررسی  قرار می گیرد تا با ساخت این سیستم بتوانیم در مراحل بعدی به فناوری ها و کاربردهای بیشتر آن دست یابیم.

1- 2. بیان مسئله تحقیق   ..……………………………………………………   3

1- 3. اهداف تحقیق   ……………………………………………………………   4

بررسی طراحی و در نهایت ساخت سیستم تولید موج انفجار پالسی

1- 4. سوالات یا فرضیه های تحقیق ………………………………………   4

الف-  آیا امکان تولید موج انفجاری پالسی با جدا بودن مخازن سوخت و اکسیدکننده وجود دارد؟  ب- آیا امکان استفاده از موج انفجاری برای رفع رسوبات وجود دارد؟

5.ضرورت و اهمیت تحقیق ..…………………………………………………… 4

امروزه استفاده از فرآیند گذر از احتراق به انفجار بسیار مورد توجه است. بررسی و تحقیق در طراحی و ساخت سیستمی که بتواند ما را در رسیدن به این فناوری یاری نماید، بسیار با اهمیت به نظرمی رسد.

جک پالسی انفجاری

جک پالسی انفجاری

فصل2 : تئوری و پیشینه .…………….………  5

2- 1. مقدمه   .………………………….……………………………………… 6

موتور مولد موج انفجارپالسی، موتوری است که بر اساس فرایندگذر از احتراق به موج انفجار کار     میکند ودر نوع ساده شده آن متشکل از یک لوله با نسبت طول به قطر داخلی بالا با یک سر باز، سامانه تغذیه و سامانه اشتعال است. در این لوله از تکرار سریع فرایند موج انفجار برای تولید تراست استفاده میشود. همچنین میتوان با ترکیب این موتور با انواع توربوماشین ها بازده آنها را بالا برد. در صنعت فضایی و سامانههای موشکی و پیشرانهای فضایی و جکهای پالسی از این تکنولوژی بهره زیادی برده میشود. در این پایان نامه نیز از نیرو و سرعت حاصل از فرایند موج انفجار، برای حذف رسوب بر روی لوله ها اولین بار در کشورمورد بررسی و آزمایش قرار گفت. تا در صورت مفید بودن از این تکنولوژی در تمیز کردن سیستمهایی که در معرض رسوب هستند ، مانند بویلرهای حرارتی و . . .

به منظور افزایش بازده حرارتی و کاهش هزینه انرژی به عنوان یک ایده مورد توجه قرار گیرد.

2. احتراق و انفجار ……….……………………………………………………… 6

بطور کلی دو نوع شعله پیش مخلوط شده و دیفیوژنی میتواند وجود داشته باشد. در شعلههای پیش مخلوط شونده واکنشگرها قبل از واکنش شیمیایی با هم کاملاً مخلوط میشوند. در شعلههای دیفیوژنی واکنشگرها در هنگام واکنش شیمیایی در یکدیگر نفوذ میکنند. موضوع بحث ما به شعله های پیش مخلوط شونده محدود میشود که بر حسب وجود موج احتراق و سرعت آن، به انواع زیر تقسیم میشوند.

٣ -٢. تاریخچه تولید موج انفجار……………………………………………     7

2- 4. ماهیت موج انفجار.……………………………………………………… 10

2- 4- 1. مدل CJ …………ا…………………………………………………  10

2- 4- 2. تئوری ZND   .………ا………………………………………………  14

2- 5. ساختار سه بعدی موج انفجار   .……………………….………… 15

2- 6. تاریخچه موتورهای انفجاری پالسی   ..…………………………  18

2- 7. چرخه PDE    ………ا………….………………………………………  21

2- 7- 1. مزیت های PDE   …………ا…………………………………………  23

2- 7- 2. کاربردهای موتور مولد موج انفجار پالسی   …………………  23

2- 7- 3. سیستم های ترکیبی PDE   ……………ا………………………  24

2- 7- 4. جک های پالسی فرکانس بالا …………………………………  27

2- 8. گذر از احتراق به انفجار(DDT)   ……………ا………………………  28

2- 8- 1. فنر شلخین .…………………………………………………………  30

2- 9. انواع PDE   ………ا……………………………………….……………  33

2- 9- 1. مدل دریچه ای   ……………………………………………………… 33

2- 9- 2. مدل بدون دریچه   …………………………………………………… 34

10. موتورهای چند لوله ای .………………………………………………… 37

چرخه موتور انفجاری پالسی

چرخه موتور انفجاری پالسی

فصل3: مفاهیم اساسی در طراحی موتور انفجار پالسی…… 38

‫در اﻳﻦ ﻓﺼﻞ ﺗﺎﺛﻴﺮ ﻋﻮاﻣﻞ ﻣﺨﺘﻠﻔﻲ ﭼﻮن ﺿﺮﺑﻪ، ﻧﺴﺒﺖ ﻣﺨﻠﻮط، اﻧﺮژی اﺷﺘﻌﺎل، ﻗﻄﺮ ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج ‫اﻧﻔﺠﺎر و ﻓﺮﻛﺎﻧﺲ ﻋﻤﻠﻜﺮدی، در ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﻮﺗﻮر ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر ﭘﺎﻟﺴﻲ ﺑﺮرﺳﻲ ﻣﻲﺷﻮد.

1. محاسبه ضربه ……………………………………………………………..… 39

3- 2. بررسی اثر تغییر نسبت مخلوط بر قطر سلول انفجاری……………  45

3- 3.بررسی اثر نسبت مخلوط بر سرعت  موج انفجار…………………… 46

3- 4. بررسی اثر نسبت مخلوط بر ضربه ..……………………………..…  51

3- 5. بررسی اثر نسبت مخلوط بر انرژی اشتعال .………………..…..… 52

3- 6. بررسی اثر قطر در انتشار موج انفجار .…………..…………………  53

7. محاسبه حداکثر فرکانس در مولد موج انفجار پالسی .…………….… 55

سیستم سوخت و اکسید یک pde

سیستم سوخت و اکسید یک pde

فصل 4: مراحل طراحی و ساخت سیستم مولد موج انفجار پالسی ………………… 63

‫ﺑﻪ ﻧﺤﻮه ﺗﻬﻴﻪ ﻧﻘﺸﻪ ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر و دﻳﮕﺮ ﺗﺠﻬﻴﺰات ﺑﻪ ﻛﺎر رﻓﺘﻪ ﭘﺮداﺧﺘﻪ و ﺳﭙﺲ ﺑﻪ ﻣﺸﻜﻼت ‫ﻣﻮﺟﻮد در ﺗﻬﻴﻪ وﺳﺎﻳﻞ و ﻣﺮاﺣﻞ ﺳﺎﺧﺖ ﻣﻲﭘﺮدازﻳﻢ. ‫ﻻزم ﺑﻪ ذﻛﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ اﻧﻔﺠﺎر ﻓﺮآﻳﻨﺪی ﭘﻴﭽﻴﺪه و ﻏﻴﺮ ﻗﺎﺑﻞ ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ اﺳﺖ، ﺑﺮای ﺗﻬﻴﻪ ‫وﺳﺎﻳﻞ ﻣﻮرد ﻧﻴﺎز آزﻣﺎﻳﺶ ﻛﻪ در اﻳﻦ ﻓﺼﻞ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ، دﻗﺖ و وﻗﺖ زﻳﺎدی ﺻﺮف ﺷﺪه ﺗﺎ ﺧﻄﺮ ‫اﺣﺘﻤﺎﻟﻲ ﺣﻴﻦ اﻧﺠﺎم آزﻣﺎﻳﺸﺎت وﺟﻮد ﻧﺪاﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ.
‫ﺑﺮای ﺳﺎﺧﺖ ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر ﭘﺎﻟﺴﻲ ﻻزم اﺳﺖ ﺗﺎ اﺟﺰای آن و اﺛﺮ آﻧﻬﺎ ﺑﺮ ﻳﻜﺪﻳﮕﺮ ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه و ﻧﻴﺰ ‫ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻋﻤﻠﻜﺮدی ﻣﻌﺮﻓﻲ و ﺑﺮرﺳﻲ ﺷﻮﻧﺪ، ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ارﺗﺒﺎط ﺑﻴﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ و اﺟﺰاء و اﻧﺪازهﻫﺎی ﻣﻮﺗﻮر ‫ﻧﻴﺰ ﺑﺎﻳﺪ ﻣﺸﺨﺺ ﺷﻮﻧﺪ. ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺜﺎل : ﻧﻮع ﺳﻮﺧﺖ، اﻛﺴﻴﺪ ﻛﻨﻨﺪه، ﻧﺴﺒﺖ اﺧﺘﻼط، ﻧﺤﻮه وﻛﻴﻔﻴﺖ اﺧﺘﻼط، ﺷﻴﻮه ﭘﺎﺷﺶ ﻣﺨﻠﻮط، اﻧﺪازه ﺳﻠﻮل اﻧﻔﺠﺎری، ﺳﺮﻋﺖ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر، ﻓﺸﺎر ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر، دﻣﺎی ‫ﻣﺨﻠﻮط ورودی، ﻓﺸﺎر ﻣﺤﻴﻂ، ﻓﺸﺎر ﺳﺎﻣﺎﻧﻪ ﺗﻐﺬﻳﻪ، ﭼﻴﺪﻣﺎن ﺳﺎﻣﺎﻧﻪ ﺗﻐﺬﻳﻪ، ﺷﻴﺮ ورودی، اﻧﺮژی اوﻟﻴﻪ ‫اﺷﺘﻌﺎل، ﻓﺮﻛﺎﻧﺲ ﻛﺎری ﻣﻮﺗﻮر، ﺗﻌﺪاد ﻟﻮﻟﻪﻫﺎ، ﻃﻮل ﻧﺎﺣﻴﻪ ‪ ،Tﻃﻮل ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر، ﻗﻄﺮ داﺧﻠﻲ‫ﻟﻮﻟﻪ ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر، ﺿﺨﺎﻣﺖ ﺟﺪاره ﻟﻮﻟﻪ، ﺟﻨﺲ ﺟﺪاره، ﻧﺴﺒﺖ ﺣﺠﻢ ﻣﺨﻠﻮط ورودی ﺑﻪ ﺣﺠﻢ ﻟﻮﻟﻪ و‫ﻏﻴﺮه ﺑﺎﻳﺪ ﺑﺮرﺳﻲ ﺷﻮﻧﺪ.

4- 1. محفظه مولد موج انفجار .…………………………………………… 64

1- 1. محفظه ابتدای لوله .…………………………………………………… 65

4- 1- 2. فلانچ .……….………………………………………………………  65

4- 1- 3. واشر نسوز .…………………….……………………………………  66

4- 1- 4. فنر فولادی شلخین .…………..………………………………………  66

4- 2. پایههای نگهدارنده .…………………..…………………………….……  67

4- 3. سیستم تزریق گاز .……………………………………………………… 68

4- 3- 1. شیر یکطرفه .……………….………..………………………………  68

4- 3- 2. شعله پوش .…………….…………………………………………… 69

4- 3- 3. شیر برقی .………..…………………………………………………  70

4- 4. سیستم جرقه .……………………………..……………………………  70

4- 5. مدار فرمان الکتریکی .……………..…………..…………………………  71

4- 5- 1. طراحی مدار فرمان .……………………………………………………  72

4- 6. طراحی پرکن گاز متان .…………..………………..……………………… 74

7. نحوه انجام آزمایشات .………………………..…………….………………… 75

مراحل گذار انفجار

مراحل گذار انفجار

فصل 5 : نتایج حاصل از عملکرد مولد موج انفجار پالسی ..……… 78

1. مقدمه .…………………………..……………………………….…………………… 79

‫ﻫﺪف از اﻳﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺳﺎﺧﺖ دﺳﺘﮕﺎه ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر ﭘﺎﻟﺴﻲ اﺳﺖ. و از ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از اﻧﺠﺎم ‫آزﻣﺎﻳﺸﺎت ﻣﻲﺗﻮان در ﺑﺮرﺳﻲ و ﺷﻨﺎﺧﺖ ﭘﺪﻳﺪه ﮔﺬر از اﺣﺘﺮاق ﺑﻪ اﻧﻔﺠﺎر اﺳﺘﻔﺎده ﻛﺮد. ﻳﻜﻲ از ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ ‫ﻣﺴﺎﺋﻞ ﭘﻴﺶ رو ﻧﺤﻮه اﺧﺘﻼط ﺳﻮﺧﺖ و اﻛﺴﻴﮋن اﺳﺖ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻣﻄﺎﻟﻌﺎت و ﭘﮋوﻫﺶﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ در اﻳﻦ ‫زﻣﻴﻨﻪ اﻧﺠﺎم ﺷﺪه اﺳﺖ، از ﻟﻮﻟﻪای ﺑﻪ ﻗﻄﺮ 1 اﻳﻨﭻ و ﻃﻮل160 ﺳﺎﻧﺘﻲ ﻣﺘﺮ ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ ﻓﻨﺮ ﺷﻠﺨﻴﻦ ﻓﻮﻻدی ‫ﺑﻪ ﮔﺎم11ﻣﻴﻠﻴﻤﺘﺮ و ﻃﻮل 60 ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮ و ﺿﺮﻳﺐ اﻧﺴﺪاد 42% ﻛﻪ ﺿﺮﻳﺐ ﻣﺘﻮﺳﻂ و ﻗﺎﺑﻞ ﻗﺒﻮﻟﻲ در ﺑﻴﻦ ‫ﺿﺮاﻳﺐ اﻧﺴﺪاد در آزﻣﺎﻳﺸﺎت ﺑﻮده اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﻃﻲ ﭼﻨﺪﻳﻦ ﺑﺎر آزﻣﺎﻳﺶ و ﺗﻐﻴﻴﺮ ﭼﻴﺪﻣﺎن ‫ﺗﺠﻬﻴﺰات و روش آزﻣﺎﻳﺶ در ﻧﻬﺎﻳﺖ آزﻣﺎﻳﺸﺎت ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺗﻚ ﺳﻴﻜﻞ و ﺗﻜﺮار ﺳﻴﻜﻞ ﺑﺎ ﻣﻮﻓﻘﻴﺖ و ﺑﺪون ‫ﻫﻴﭽﮕﻮﻧﻪ اﺧﺘﻼﻟﻲ در روﻧﺪ ﻛﺎر ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. ‫ﻛﻪ در آن ﻧﺴﺒﺖ ﻣﻮﻟﻲ اﻛﺴﻴﮋن ﺑﻪ ﻣﺘﺎن 2 ﺑﻪ 1 اﺳﺖ. در واﻗﻊ ﻧﺴﺒﺖ ﺣﺠﻤﻲ اﻛﺴﻴﮋن ﺑﺎﻳﺴﺘﻲ 2 ‫ﺑﺮاﺑﺮ ﻣﺘﺎن ﺑﺎﺷﺪ ﺗﺎ ﺷﺮاﻳﻂ اﺳﺘﻮﻛﻴﻮﻣﺘﺮی ﻓﺮاﻫﻢ ﺷﻮد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﺑﺎ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﻓﺸﺎر ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺎﻧﻮﻣﺘﺮﻫﺎ، ﻓﺸﺎر ﺧﺮوﺟﻲ ﻣﺘﺎن در ‪ ‫ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻫﺮ دو ﮔﺎز از ﻳﻚ ﻣﺴﻴﺮ ﻛﻮﺗﺎه ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﺨﻠﻮط ﻋﺒﻮر ﻧﻤﻮده و از ﻃﺮﻳﻖ ﻳﻚ ﻧﺎزل ﺑﻪ ﻟﻮﻟﻪ اﻧﻔﺠﺎر1barو ﻓﺸﺎر ﺧﺮوﺟﻲ اﻛﺴﻴﮋن در ‪ 2barﺗﻨﻈﻴﻢ ﻣﻲﮔﺮدد. ﺟﻬﺖ اﻃﻤﻴﻨﺎن از اﺧﺘﻼط ‫وارد ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ. ﻓﻦآوری اﻧﻔﺠﺎر ﭘﺎﻟﺴﻲ دارای ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞﻫﺎی زﻳﺎدی در زﻣﻴﻨﻪﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ اﺳﺖ. ‫از اﻳﻦ ﻓﻦآوری در ﺑﺮﻃﺮف ﻛﺮدن رﺳﻮب ﺳﻄﺢ ﻟﻮﻟﻪﻫﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﻧﻤﻮد. ﺣﺬف رﺳﻮب دﻳﮓﻫﺎی ﺑﺨﺎر و ‫ﻟﻮﻟﻪﻫﺎی اﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارت ﺑﺎﻋﺚ اﻓﺰاﻳﺶ ﺑﺎزده ﺣﺮارﺗﻲ و ﺻﺮﻓﻪﺟﻮﻳﻲ در ﻣﺼﺮف ﺳﻮﺧﺖ و ﻧﻴﺰ ﻛﺎﻫﺶ ﻫﺰﻳﻨﻪ ‫ﺗﻌﻤﻴﺮ و ﻧﮕﻬﺪاری ﻣﻲ ﺷﻮد. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﺳﺘﻔﺎده ﻛﻤﺘﺮ از ﺳﻮﺧﺖ، ﺣﺬف رﺳﻮب ﮔﺎﻣﻲ در ﺟﻬﺖ ‫ﻛﺎﻫﺶ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﮔﺎزﻫﺎی ﮔﻠﺨﺎﻧﻪای و ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی از ﺗﺨﺮﻳﺐ ﻣﺤﻴﻂ زﻳﺴﺖ اﺳﺖ. ﺑﺎ ﺗﻨﻈﻴﻢ دﺳﺘﮕﺎه ﻣﻮﻟﺪ ﻣﻮج اﻧﻔﺠﺎر ﭘﺎﻟﺴﻲ روی ﻓﺮﻛﺎﻧﺲ 1 ﭘﺎﻟﺲ در ﺛﺎﻧﻴﻪ آزﻣﺎﻳﺶﻫﺎ اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. ‫اﺳﺘﻔﺎده از ﻓﺮﻛﺎﻧﺲﻫﺎی ﺑﺎﻻﺗﺮ ﻗﻄﻌﺎً ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺑﻬﺘﺮ و ﻛﺎرآﻳﻲ ﺑﻴﺸﺘﺮی را ﺑﻪ دﻧﺒﺎل ﺧﻮاﻫﺪ داﺷﺖ. در اﻳﻦ ‫ﻓﺼﻞ ﻧﺘﺎﻳﺞ اﻧﺠﺎم ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت و آزﻣﺎﻳﺸﺎت ﺑﻪ ﻛﻤﻚ ﺗﺼﻮﻳﺮﺑﺮداری ﺳﺮﻳﻊ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
5- 2. تشکیل DDT  .ا…………………………………………………………………… 80

3-5- طول DDT   …………………ا……………………..………………….…………. 81

5- 4. تصویربرداری سریع از فرایند DDT .…………ا………………………………  82

5- 5. آزمایش رفع رسوب به کمک موج انفجار .…………….………………………  83

5- 5- 1. رسوب حاصل از املاح آب در سیستم های انتقال حرارت…..………  84

5- 5- 2. آزمایش رفع زنگ زدگی از سطح لوله ها .…………………….………  87

5- 6 . پیشنهادها .……………………………………………………………………… 88

منابع و مراجع  .…………………………………………………….…………………  89

موج انفجار انتهای لوله

موج انفجار انتهای لوله

فهرست شکلها 

شکل2 -1. حجم کنترل استفاده شده در نظریه چپمن – جوگوت………………………11

شکل2- 2. منحنی هوگونیت همراه با انتشار انرژی و شوک هوگونیت…………………12

شکل2- 3. نمودار ZNDفشار – دما – فاصله ………………………………………… 14

شکل2- 4. نمودارZND  غلظت – فاصله……………………………………………… 15

شکل2- 5. تصویر انتشار موج انفجار توسط ورقه نازک دود اندود شده برای 2H2-O2-17Ar با شرایط ورودی اولیهP=20kpa  و  T=295K..…ا…………15

شکل2- 6. تصویر گرافیکی از یک سلول انفجاری حاصل از احتراق مخلوط2H2-O2-12Ar با فشار20کیلو پاسکال و دمای اولیه 295 درجه کلوین .……16

شکل2- 7. ساختار پیش روی سلول انفجار.…………………………………….17

شکل 2-8. چرخه موتور انفجاری پالسی..…………………………………… 22

شکل 2-9. (a) موتور توربوفن با پس سوز. (b) موتور توربوفن مجهز شده با PDE.(C) استفاده از PDE در قسمت کنارگذر هوا..……………………… 24

شکل2- 10 . موتور توربوفن معمولی(سمت چپ). موتور توربوفن مجهز شده با   PDE  (سمت راست)..…………………………………………………… 24

شکل2- 11. قدرتمند تر کردن موتور توربوجت با استفاده از نصب PDE در قسمت محفظه احتراق………………………………………………………………… 25

شکل2- 12 . استفاده ازPDE در محفظه احتراق موتور توربوشفت……………………………..………… 25

شکل2- 13 . انواع ترکیب PDE …………………………ا…………………………………………………25

شکل 2-15 . مراحل گذر از احتراق به انفجار…………………………………………………………. 29

شکل 2-14 . جک پالسی انفجاری..………………………………………………………………………27

شکل 2-16 . مراحل گذر از احتراق به انفجار درتصویر برداری سرعت بالا برای اتیلن-هوا………30

شکل 2-17 . فرایند گذر از احتراق به انفجار با وجود فنر شلخین ………………..…………………30

شکل 2-18 . مشخصات  فنر شلخین ……………………………………………………………………31

شکل 2-19 . تصویر برداری سرعت بالا از یک فرایندDDT که در آن فنر شلخین بهکاربرده شده است.…31

شکل 2-20 . طرح ساده از یک مولد موج انفجاری پالسی………………………………………….32

شکل 2-21 . تصویری از یک فنر شلخین در مولد موج انفجاری پالسی…………………………………..32

شکل 2-22 . تصویری از یک PDE  دریچه ای ………………………………………………………………33

شکل 2-23 . تصویر یک شیر چرخان با سه ورودی..…………………………………….………………34

شکل 2-24 . سیستم سوخت و اکسیدکننده یک PDE بدون دریچه ………………………………..………35

شکل 2-25 . نمونه هایی از صفحه اختلاط PDE بدون دریچه ..………………………………………………35

شکل 2-26 . شماتیکی از یک PDE با صفحه اختلاط چرخان……………………………………………………36

شکل 2-27 . نمایی از یک PDE بدون دریچه .……………………………………..………………………36

شکل 2-28 . نمایی از یک PDE دو لوله ای ………………………………….…………………………….37

شکل 3-1 . گستردگی فشار در زمان انتشار موج انفجار 10<t<t  …ا…………………..……………39

شکل 3-2. مراحل طی شده توسط یک سیکلPDE ……………ا……………………………..………40

شکل 3-3.  نمودار مسافت- زمان برای انتشار موج انفجار و برخورد آن با انتهای باز لوله …….41

شکل 3-4. حجم کنترل لوله مولد موج انفجار .…………………………………….……………………41

شکل 3-5 . تغییرات فشار ضبط شده در صفحه تراست برای مخلوط اتیلن- اکسیژن درشرایط فشار اتمسفر و دمای 300 درجه  کلوین………………………42

شکل 3-6 . مدل ایده آل تغییرات فشار در صفحه تراست…………………………………………43

شکل 3-7. تغییرات اندازه سلول موج انفجار بر حسب نسبت مخلوط ………….………………45

شکل 3-8. تغییرات میزان گرمای ویژه گازهای سوخته شده با نسبت اختلاط…….…………47

شکل 3-9. سرعت موج انفجار بر حسب تغییرات نسبت سوخت به اکسیژن ……..…………48

شکل 3-10. فشار موج انفجار بر حسب تغییرات نسبت سوخت به اکسیژن ……..…………49

شکل 3-11. نمودار مسافت – زمان امکان برخورد شاک به یک سطح تماس…………………50

شکل 3-12. منحنی موج ضربه ای آدیاباتیک بر حسب تغییرات سرعت و فشار.…………..…51

شکل 3-13. تغییرات ضربه در واحد حجم با نسبت هم ارزی برای فشار اولیه 1 اتمسفر ودمای 300 درجه کلوین .………………………………………52

شکل 3-14. تغییرات انرژی بحران ی تشکیل مستقیم موج انفجار با نسبت اختلاط د ر فشار 1اتمسفر و دمای 297 درج ه کلوین …………………54

شکل 3-15. رفتارهای متفاوت انتشار موج انفجار در لوله ……………..………………………54

شکل 3-16. نمودار قطر بحرانی برای سوخت های مختلف ………….………………………54

شکل 3-17. نمودار تغییرات فرکانس با طول لوله و دبی های مختلف ……..………………57

شکل 3-18. نمودار تغییرات تراست با فرکانس …………………………………………………66

شکل 4-1 . نقشه محفظه انفجار …………………………………………………………………67

شکل 4-2 . نقشه فنر شلخین………………………………………………………..……………67

شکل 4-3 . تصاویر فنرهای شلخین بکار برده شده در مولد موج انفجار پالسی ..………67

شکل 4-4 . پایه نگهدانده لوله روی میز..…………………………………………………………67

شکل 4-5 . سیلندر سوخت همراه با مانومتر……………………………………………………68

شکل 4-6 . شیر یکطرفه ..…………………………………………………..………………………69

شکل 4-7 . شعله پوش …………………………………………………………..…………………69

شکل 4-8 . شیر برقی ..……………………………………….……………………………………70

شکل 4-9 . سیستم جرقه.……………………………………………..…………………………71

شکل 4-10 . نمایی از مدار فرمان الکتریکی ………………..…………………………………71

شکل 4-11 . زمان بندی دو پالس در ثانیه در مولد موج انفجاری پالسی .………………72

شکل 4-12 . پرکن گاز طبیعی فشرده..…………………………………………………………73

شکل 4-13 . نمایی از قسمت ابتدای مولد موج انفجار پالسی همراه با اتصالات ورودی سوخت و نیتروژن و جرقه زن…………74

شکل 4-14 . طرح شماتیک سیستم سوخت رسانی ، مدار فرمان و دستگاه آزمایش ………………75

شکل 4-15 . تصویر دستگاه مولد موج انفجار پالسی ………………..………………..…………………76

شکل 5-1 . فرایند گذر از احتراق به انفجار در مخلوط متان – اکسیژن در شرایطاستوکیومتری……80

شکل 5-2 . تصویری از لحظه خروج موج انفجار از انتهای لوله .………………..………………………82

شکل 5-3 . تصویربرداری سریع از برخورد موج انفجار با یک مانع در مقابل لوله مولد موجانفجار ونمایش چگونگی رفتار شعله .…83

شکل 5-4 . رسوب سخت کربنات کلسیم در سطح لوله قبل از رسوب زدایی .…………..………84

شکل 5-5 . تصویر نتیجه حذف رسوب در فاصله 15 سانتی متری از خروجی لوله انفجار………85

شکل 5-6 . تصویر نتیجه حذف رسوب در فاصله 10 سانتی متری از خروجی لوله انفجار.در این تصویر به خوبی اثر برشی موج انفجار در رسوب زدایی مشاهده میشود…86

شکل 5-7. تصویر نتیجه حذف رسوب در فاصله 5 سانتی متری از خروجی لوله انفجارعمق رسوب زدایی به 8 میلیمتر می رسد . ……………………………………87

شکل 5-8. تصویر سطح لوله زنگ زده قبل از آزمایش  زنگ زدایی……………….…………………86

شکل 5-9.تصاویری از  نتیجه زنگ زدایی در فاصله 5 سانتی متری خروجی لوله انفجار.زنگ زدگی مقطع قرار گرفته در مقابل موج انفجار کاملا حذف شده است87

جک پالسی انفجاری

جک پالسی انفجاری

 فهرست جدولها 

جدول2-1: مشخصههای نواحی مختلف نمودارهوگونیت…………..…..…………… 12

جدول 2-2 : نتایج تحقیقات تک سیکل موج انفجار …………………………………….19

جدول 2-3 : نتایج تحقیقات تکرار سیکل موج انفجار……………………………………20

جدول 3-1 : جدول پیش بینیهای مدل ضربه برای مخلوط 2C2H4– O  …………….ا..57

جدول 3-2 : جدول پیش بینیهای مدل ضربه برای مخلوط 2C3H8– O  .……ا……… 58

جدول 3-3 : جدول پیش بینیهای مدل ضربه برای مخلوط 2C2H2– O  ……….ا……59

جدول 3-4 : جدول پیش بینیهای مدل ضربه برای مخلوط 2H2– O   …………ا……    60

جدول 3-5 : جدول پیش بینیهای مدل ضربه برای مخلوط C2H4– air   ………ا…… 61

جدول3-6 : جدول پیش بینی های مدل ضربه برای مخلوط C3 H8– air .………ا…… 61

جدول 3-7 : جدول پیش بینیهای مدل ضربه برای مخلوط C2 H2– air ………ا……   62

دول 3-8 : جدول پیش بینیهای مدل ضربه برای مخلوط H2– air …………ا…..… 62

جدول 3-9 : جدول اندازه گیری و محاسبه پارامترهای موج انفجار برای مخلوط با شرایط استوکیومتری و فشار 1 اتمسفر و دمای 25 درجه سلسیوس ..……63

Abstract
In this study a pulse detonation generator is designed and constructed. This generator uses methane as a fuel and oxygen as an oxidizer. The pulse detonation generator consists of feeding circuit, suitable fuel and oxidizer control valves, flame arrestors, fuel-oxidizer mixing system, ignition system, Shchelkin spiral and the main tube. For simplicity in assembling Shchelkin spiral, the main tube is constructed in two parts. The used tube has length of 150 cm and diameter of 2.5 cm. In this pulse detonation generator the fuel and oxidizer are stored in separate containers and mixed together in the suitable mixing system before entering the main tube. The performance of pulse detonation generator for fouling removal is investigated by several experiments. Photographic observations of detonation wave incidence show that the detonation wave first break and then remove the fouling. The use of detonation wave to remove different type of fouling needs further investigatio.
KeyWords: Deflagration – Detonation -Transition – Detonation Tube – Shchelkin spiral



مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان