جدید: دفاعیه کارشناسی ارشد
دفاعیه پایان نامه کارشناسی ارشد جناب آقای فرشید مسیحی زاده دانشجوی کارشناسی ارشد هوافضا گرایش جلوبرندگی با عنوان "مدل‌سازی تبخیر و تجزیه حرارتی قطره پراکسید هیدروژن" در تاریخ  ۱۴۰۵/۰۵/۰۵  ساعت ۱۲:۱۵ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده
ادر این پژوهش، یک مدل عددی کوپل‌شده برای بررسی فرآیند هم‌زمان تبخیر قطره منفرد و تجزیه حرارتی بخار هیدروژن پراکسید خالص (H_۲O_۲) در محیط ساکن توسعه داده شده است. قطره خالص H_۲O_۲ در یک محیط گازی داغ و ساکن در نظر گرفته شده و معادلات بقای جرم، انرژی و گونه‌های شیمیایی به‌صورت کوپل‌‌شده در فازهای مایع و گاز با رویکرد حجم محدود حل شده‌اند. یکی از چالش‌های اصلی این پژوهش، تعیین ضرایب سینتیکی مناسب برای واکنش تک‌مرحله‌ای تجزیه H_۲O_۲ بوده است. برای این منظور، ابتدا سینتیک تفصیلی تجزیه H_۲O_۲ با استفاده از کتابخانه Cantera در بازه دمایی گسترده حل شده و سپس نتایج حاصل با برازش منحنی به یک مدل آرنیوس تک‌مرحله‌ای تبدیل شده است. ضرایب پیش‌نمایی A و انرژی فعال‌سازی E_a از این فرایند استخراج و در مدل عددی به‌کار گرفته شده‌اند. با توجه به فقدان داده‌های تجربی برای تبخیر و تجزیه قطره H_۲O_۲، اعتبارسنجی مدل در دو مرحله انجام شده است: نخست با داده‌های تبخیر و احتراق قطره هپتان نرمال (n-C_۷H_۱۶) به‌عنوان سوخت هیدروکربنی مرجع، و سپس با داده‌های قطره اتانول (C_۲H_۵OH) به‌دلیل ماهیت قطبی این ترکیب که از این جهت به H_۲O_۲ نزدیک‌تر است. پرسش محوری این پژوهش آن بوده که آیا تجزیه حرارتی بخار H_۲O_۲ می‌تواند هم‌زمان با تبخیر قطره رخ دهد و بر نرخ‌تبخیر و طول‌عمر قطره اثر بگذارد. نتایج این رساله نشان می‌دهد که این اثرگذاری واقعی و مستقیم است: بخارات H_۲O_۲  درون لایه‌مرزی اطراف قطره تجزیه شده و گرمای آزادشده، گرادیان دمایی اطراف قطره را نسبت به حالت تبخیر خالص تغییر می‌دهد. این تغییر گرادیان دما به‌نوبه خود نرخ تبخیر و طول عمر قطره را تحت تاثیر قرار می‌دهد. بنابراین، مکانیزم اثرگذاری تجزیه بر تبخیر صرفا نه به‌صورت متاخر و از طریق افزایش دمای محیط، بلکه از طریق تغییر مستقیم میدان دمایی در لایه مرزی قطره همزمان با تبخیر است. تحلیل پارامتری اثر دمای محیط و قطر اولیه قطره بر رفتار گذرای سیستم انجام شده و نتایج آن در فصل مربوطه ارائه شده‌اند. یافته‌های این پژوهش می‌توانند در طراحی و بهینه‌سازی ریزرانشگرهای مبتنی بر H_۲O_۲ به‌کار گرفته شوند.

واژه‌های کلیدی:  هیدروژن پراکسید، تجزیه حرارتی، تبخیر قطره، مدل‌سازی عددی، عمر قطره