Simulación DSMC del Efecto de la Relación de Apertura de la Válvula de Aguja en los Flujos de Gas Rarificado dentro de un Micronozzle con una Gran Relación Longitud-Diámetro
Autores: Wang, Xudong; Li, Yong; Gao, Yong; Gao, Chenguang; Fu, Weichun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación DSMC del Efecto de la Relación de Apertura de la Válvula de Aguja en los Flujos de Gas Rarificado dentro de un Micronozzle con una Gran Relación Longitud-Diámetro
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Gas frío
Sistema de micropropulsión
Relaciones de apertura de válvula de aguja
Características de flujo rarefactado
Microrrociador
Garganta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El sistema de micropropulsión de gas frío puede proporcionar un empuje de bajo ruido y ultra alta precisión para plataformas satelitales para la detección de ondas gravitacionales en el espacio y la medición de campos gravitacionales terrestres de alta precisión. En este estudio, se investigó el efecto de diferentes relaciones de apertura de válvula de aguja sobre las características de flujo rarefactado de un microrreactor en un sistema de micropropulsión de gas frío, basado en el método DSMC. La característica especial del microrreactor estudiado actualmente es que tiene una sección de microcanal con una relación longitud-diámetro grande de hasta 4.5. Debido al desplazamiento extremadamente pequeño de la válvula de aguja del reactor (desplazamiento mínimo de la válvula de aguja de hasta 1.7 m), se utilizó una malla finamente estructurada. Se calcularon las características de flujo de partículas moleculares y macroscópicas dentro del microrreactor para las condiciones de una relación de apertura de válvula de aguja del 5% al 98%. El efecto de estrangulación de la garganta tiene un efecto significativo en el flujo rarefactado en el microrreactor; especialmente bajo la apertura diminuta, este efecto es más significativo. La distribución espacial del flujo continuo, flujo de transición y flujo molecular libre en el microrreactor varía en diferentes relaciones de apertura de válvula de aguja. A medida que aumenta la relación de apertura de la válvula de aguja, el flujo continuo llenará gradualmente la región microfluídica.
Descripción
El sistema de micropropulsión de gas frío puede proporcionar un empuje de bajo ruido y ultra alta precisión para plataformas satelitales para la detección de ondas gravitacionales en el espacio y la medición de campos gravitacionales terrestres de alta precisión. En este estudio, se investigó el efecto de diferentes relaciones de apertura de válvula de aguja sobre las características de flujo rarefactado de un microrreactor en un sistema de micropropulsión de gas frío, basado en el método DSMC. La característica especial del microrreactor estudiado actualmente es que tiene una sección de microcanal con una relación longitud-diámetro grande de hasta 4.5. Debido al desplazamiento extremadamente pequeño de la válvula de aguja del reactor (desplazamiento mínimo de la válvula de aguja de hasta 1.7 m), se utilizó una malla finamente estructurada. Se calcularon las características de flujo de partículas moleculares y macroscópicas dentro del microrreactor para las condiciones de una relación de apertura de válvula de aguja del 5% al 98%. El efecto de estrangulación de la garganta tiene un efecto significativo en el flujo rarefactado en el microrreactor; especialmente bajo la apertura diminuta, este efecto es más significativo. La distribución espacial del flujo continuo, flujo de transición y flujo molecular libre en el microrreactor varía en diferentes relaciones de apertura de válvula de aguja. A medida que aumenta la relación de apertura de la válvula de aguja, el flujo continuo llenará gradualmente la región microfluídica.