Unsteady one dimensional flow applications and internal ballistics

Abstract

ÖZET ZAMANA BA?LI BİR BOYUTLU AKİS UYGULAMALARI > VE İÇ BALİSTİK TINAZTEPE, H. Tuğrul Yüksek Lisans Tezi, Makina Müh. Bölümü Tez Yöneticileri : Prof. Dr. Ahmet S. ÜÇER, Doc. Dr. İ. Sinan AKMANDOR Ekim 1989, 136 sayfa Bu tezde öncelikle bir boyutlu zamana bağlı viskositesiz akış çalışıldı. Bu çalışmanın sonuçları ise iç balistik analizine uygulandı. Zamana bağlı akış için geçerli olan Euler denklemleri sıkı korunum formunda sayısal olarak çözüldü. Bunun yanında katı yakıtlı roket motorlarının iç balistiği hızlı ve hassas bir metod ile çözüldü. S Sonlu hacim ve sonlu farklar çözüm metodları kullanıldı ve herbirinin avantajları sunuldu. Zamana bağlı Euler denkelmleri kullanılarak bir çok test problemi kararlı ve zamana bağlı haller için çözüldü. Sonlu hacim, sonlu farklar ve karakteristik metod kullanan üç ayrı bilgisayar programı kodlandı. Radyal yanan katı yakıtlı roket motorlarındaki iç akış, yaklaşık-bir-boyutlu olarak modellendi. Geçerli olan denklemler gaz hali için Euler zayıf korunum formunda yazıldı. MacCormack açık sonlu farklar metodunu kullanan bir bilgisayar programı yazıldı. Bu yazılım roket performansı tahminin yanında motor -v-uzunluğundan meydana gelen akışı simüle edebilmete ve tasarım parametrelerinin etkisini incelemeyi mümkün kılmaktadır. Bilgisayar çözümüyle elde edilen sonuçlar eldeki sınırlı diğer sonuçlarla basarı ile karsılastırılmıstır. Anahtar kelimeler : Euler denklemleri, sonlu hacim metodu, sonlu farklar metodu, karakteristik yöntem, roket motor, iç balistik. -vı-

ABSTRACT UNSTEADY ONE DIMENSIONAL FLOW APPLICATIONS AND INTERNAL BALLISTICS TINAZTEPE, H. Tuğrul M.S. in Mechanical Engineering Supervisors : Prof. Dr. Ahmet Ş. ÜÇER, Assoc. Prof. Dr. İ. Sinan AKMANDOR October 1989, 136 pages In this thesis primarily unsteady one dimensional in viscid flow was studied. The results of this study was then applied to internal ballistics. The numerical solution of governing Euler equations in strong conservation form were obtained for unsteady gas flow. Also internal ballistics of solid propellant rocket motors were solved by using a fast and accurate scheme. Finite volume and finite difference solution techniques were used and advantages of each are presented. Using the unsteady Euler equations both steady and unsteady solutions were obtained for many test cases. Three computer programs were coded using finite volume, finite difference and method of characteristics. Internal flow inside radial burning solid propellant rocket motors were modelled with quasi-one-dimensional approximation. The governing equations were written for the gas phase in Euler weak conservation form. A computer program was written which utilizes MacCormack explicit finite difference method. The code is capable of predicting the performance and simulate the flow along the motor length -111-in which the effect of design parameters can be analysed. Satisfactory results obtained from this code when compared with limited available data. Key words : Euler equations, finite volume method, finite difference method, method of characteristics, rocket motor, internal ballistics. Science code : 625.04.03 -IV-