Vai ai contenuti. | Spostati sulla navigazione | Spostati sulla ricerca | Vai al menu | Contatti | Accessibilità

| Crea un account

Barato, Francesco (2013) Numerical and Experimental Investigation of Hybrid Rocket Motors Transient Behavior. [Tesi di dottorato]

Full text disponibile come:

[img]
Anteprima
Documento PDF
23Mb

Abstract (inglese)

As the space business is shifting from pure performances to affordability a renewed interest is growing about hybrid rocket propulsion.
Hybrid rocket motors are attractive for their inherent advantages like simplicity, reliability, safety and
reduced costs. Moreover hybrid motors are easy to throttle and thus they are ideal candidate when soft-landing or energy management capabilities are required.
This thesis is mainly involved with a theoretical/numerical study of hybrid transient behavior.
The study of transient behavior is a very important aspect in the development of affordable, efficient, stable hybrid motors, particularly when throttling and controllability is concerned.
Moreover transient behavior is important also for motors that work at a fixed operating point, not only in the prediction of ignition and shutdown phases but particularly in the analysis of instabilities.
The prediction and reduction of instabilities are one of the main challenge in hybrid propulsion (as in general in all rocket motors).

The aim of this doctoral thesis is to investigate and simulate hybrid rocket transient behavior through the development of a numerical code.
The numerical code is composed by several independent parts coupled together, each one referring to a different subsystem of the hybrid rocket motor.

Due to budget and time constraints it has not been possible to perform a dedicated experimental activity for this thesis. However the numerical results have been compared with experimental data obtained from literature, from CISAS partners (like NAMMO), and from other CISAS experimental activities performed both before and during this doctoral period.
Each subsystem of the hybrid propulsion unit and its related codes are described in a different chapter.

In the first chapter hybrid boundary layer steady combustion is introduced together with a discussion about the effect of steady hybrid regression physics on the shift of motor operating parameters with time.

In the second chapter typical necessary or intentional transient events occurring during the operation of a hybrid rocket (ignition, throttling and shutdown) are classified and described.

With chapter 3 begins the description of the several sub-models defining hybrid rocket transient behavior.
In this chapter the attention is focused on the numerical modeling of the solid grain thermal behavior.
The main object of this work is to determine the response of the solid fuel to variations of the heat flux on the surface.
A 1D numerical model of transient grain thermal response has been developed with this goal.
The model is based on the work performed by Karabeyoglu and solves the temperature profile in the direction normal to the surface.
In the first paragraph a model suited for classical polymeric fuels is developed.
In the second paragraph the grain model is coupled with the boundary layer response in order to investigate typical hybrid low frequency instabilities.
In the third paragraph a version of the original grain model suited for liquefying propellants is developed.
In fact recently a new class of fast burning fuels has been discovered at Stanford University. These fuels form a liquid layer on the melting surface during combustion, hence the term 'liquefying fuels'. Entrainment of droplets from the liquid-gas interface creates the desired high regression rate by increasing the rate of fuel mass transfer. Several researchers included people at CISAS have experimental confirmed that paraffin-based fuels burn at surface regression rates 3 to 4 times that of conventional hybrid fuels.
Others following studies showed with the use of visualization experiments the presences of waves on the liquid surfaces and droplets entrained by the gas flow, confirming original theoretical predictions.
The third paragraph is divided in three parts. In the first part the model developed to predict the regression rate and the thermal profile inside a paraffin fuel is presented. The second part deals with the phenomenology of supercritical entrainment. Finally the third part discusses the problem of the closure of the equations to take into account the space-time variability of the entrainment phenomenon.

In chapter 4 the attention is focused on the gas dynamic inside the hybrid combustion chamber. For this purpose two time-varying numerical models are developed.
The aim of these unsteady codes is to determine the transient behavior of the main parameters of the hybrid rocket motor. The combustion chamber model represents the core of the hybrid rocket motor simulation.
In fact the combustion chamber model gives directly the main parameter of a propulsion system, that is, motor thrust.
The sub-models presented in the previous and the next chapters define the input parameters for the combustion chamber model. In fact the grain model of chapter 3 determine the fuel mass flow while the tank and feed lines model of chapter 5 gives the oxidizer mass flow.
In the first part of this chapter a global 0D time-varying numerical model of the combustion chamber is developed.
The code is then coupled with the grain model described in the previous chapter to account for the transient fuel production. It follows a brief discussion about the main hybrid rocket motor characteristic times and their relative values.
In the second part a 1D time-varying numerical model of the combustion chamber is developed.
The unsteady 1D code is able to simulate all the features of the 0D code. It should add the acoustic response of the system and the spatial variation of the fluid-dynamic unknowns along the flow direction, increasing the accuracy of the results at the expense of an higher computational effort.

Chapter 5 end the description of the several sub-models of the hybrid rocket propulsion system.
Together with chapter 3 and 4 it composes the code describing hybrid rocket transient behavior.
In this chapter the attention is focused on the numerical modeling of the oxidizer path. This includes the sub-systems ahead of the combustion chamber like the pressurization system, the main tank and the feed lines. Moreover it considers also the injector elements and some aspects of droplets vaporization and atomization in the combustion chamber.
This work is complementary to the one described in chapter 3, defining the input parameters for the core of the code, that is the chamber gas-dynamic model shown in chapter 4.
The main object of this work is to determine how the feed system affects the performance parameters of the hybrid motor with time. For this purpose the prediction of several unknowns like the oxidizer mass flow, tank pressure and the amount of residual gases is obtained through the modeling of the principal subsystem behavior.
Moreover the full transient coupling between the feed system and the combustion chamber is also investigated.
This chapter is divided in three parts.
The topic of the first paragraph regards the main tank and the pressurization system.
After a brief description of the main alternatives the discussion goes on with the numerical modeling of the typical solutions adopted for hybrid rockets (i.e. pressure-regulated, blowdown and self-press).
First of all a numerical model of a pressure fed tank is developed.
The code is able to predict several parameters like masses, densities, temperatures and pressures of the gas in the ullage volume and in the pressurant tank, the pressurant mass flow and the filling level of the tank.
The model takes into account several aspects like heat losses, liquid oxidizer evaporation, eventual gas phase combustion of the pressurant gas, the use of by-pass and digital valves.
Later a numerical model of a self pressurized tank is developed.
The code is able to determine the oxidizer mass, temperature, pressure, density and the vapor/liquid volume/mass fractions during the discharge.
The numerical results are compared with experimental hot tests performed at CISAS.
The second paragraph takes into account the full transient coupling between the feed system and the combustion chamber. The main challenge is to determine the instantaneous liquid mass flow and the relation between the liquid oxidizer and the gaseous oxidizer that takes part in the hybrid motor combustion processes (i.e. droplets vaporization). In this way it is possible to simulate feed system coupled instabilities.
The third paragraph deals with the prediction of the mass flow through the injector elements. In particular the behavior of self-pressurized systems is investigated. In this case the chamber pressure is below the vapor pressure of the liquid inside the tank. Consequently cavitation and flashing occur inside the injector elements. This kind of two-phase flow with vaporization involves several important modeling issues.
Different models are compared with cold-flow tests performed at CISAS in order to check the accuracy of their predictions.

In chapter 6 some advanced techniques developed to increase the regression rate and combustion efficiency of hybrid rockets are investigated with a particular focus on their influence on the transient behavior of the motor, particularly regarding combustion instabilities. The two methods studied in this thesis are the use of a diaphragm in the midst of the grain and the use of a swirling oxidizer injection.
The reason for this choice is related to the fact that both solutions have been tested (among others) at CISAS and look very promising with respect to the overcoming of historical hybrid weaknesses.
Even if working in very different ways both methods induce a strong increase of the turbulence level and mixing of the reactants in the combustion chamber, promoting a more complete combustion and an higher heat flux on the grain surface.
Beside improving significantly hybrid performances this two techniques can affect the stability behavior of an hybrid motor directly (i.e. modifying the flowfield in the chamber) and indirectly (e.g. reducing the chamber length due to increased regression rate).

In the final chapter a summary of the activities carried out and the results achieved is given.

Abstract (italiano)

Man mano che le attività spaziali stanno passando da una fase di ricerca delle prestazioni pure ad una fase di maggior accessibilità, sta crescendo un rinnovato interesse nei confronti della propulsione ibrida.
I motori a razzo ibridi sono interessanti per i loro vantaggi intrinseci, come la semplicità, l'affidabilità, la sicurezza e la riduzione dei costi. Inoltre è facile modulare la spinta dei motori ibridi e quindi essi rappresentano un candidato ideale per le applicazioni che richiedono un atterraggio morbido o la gestione dell'energia.
Questa tesi riguarda principalmente uno studio teorico/numerico del comportamento transitorio dei motori ibridi.
Lo studio del comportamento transitorio è un aspetto molto importante nello sviluppo di motori ibridi stabili, efficienti, in particolare quando sono richiesti throttling e controllabilità.
Inoltre il comportamento transitorio è importante anche per motori che operano ad un punto di funzionamento fisso, non solo nella previsione delle fasi di accensione e spegnimento ma soprattutto nell'analisi delle instabilità.
La previsione e la riduzione delle instabilità rappresentano una delle principali sfide della propulsione ibrida (come in generale in tutti i propulsori a razzo).

Lo scopo di questa tesi di dottorato è quello di indagare e simulare il comportamento transitorio di un propulsore ibrido attraverso lo sviluppo di un codice numerico.
Il codice numerico è composto da più parti distinte accoppiate tra loro, ciascuna facente riferimento a un sottosistema differente del motore a razzo ibrido.

A causa di vincoli di bilancio e di tempo non è stato possibile effettuare una attività sperimentale dedicata per questa tesi. Tuttavia, i risultati numerici sono stati confrontati con i dati sperimentali ottenuti dalla letteratura, dai partner del CISAS (come Nammo), e da altre attività sperimentali del CISAS effettuate sia prima che durante questo periodo di dottorato.
Ogni sottosistema del propulsore ibrido e i suoi relativi codici sono descritti in un capitolo diverso.

Nel primo capitolo viene introdotta la fisica stazionaria della combustione ibrida seguita da una discussione sull'effetto che essa ha sulla variazione temporale dei parametri operativi del motore.

Nel secondo capitolo vengono classificati e descritti i tipici eventi transitori che avvengono durante il funzionamento di un motore ibrido (accensione, throttling, spegnimento).

Nel terzo capitolo inizia la descrizione dei vari modelli che definiscono il comportamento transitorio dei motori ibridi.
In questo capitolo l'attenzione è focalizzata nella modellazione numerica del comportamento termico del grano solido.
L'obiettivo principale è quello di determinare la risposta del combustibile solido alle variazioni di flusso termico sulla superficie.
A tal fine è stato sviluppato un modello numerico monodimensionale della risposta termica transitoria del grano.
Il modello è basato sul lavoro di Karabeyoglu e risolve il profilo termico nella direzione normale alla superficie.
Nel primo paragrafo viene sviluppato il modello base per combustibili polimerici.
Nel secondo paragrafo il modello è accoppiato con la risposta dello strato limite allo scopo di simulare le tipiche instabilità a bassa frequenza dell'ibrido.
Nel terzo paragrafo il modello base viene esteso per simulare combustibili che formano uno strato fuso sulla superficie del grano.
Difatti recentemente è stata scoperta da ricercatori dell'università di Stanford una nuova classe di combustibili ad elevata velocità di regressione.
Questi combustibili formano uno strato di liquido sulla superficie fusa durante la combustione.
Grazie all'entrainment di goccioline di combustibile la velocità di regressione è aumentata considerevolmente a causa del nuovo meccanismo di trasporto di massa.
Diversi ricercatori hanno confermato una velocità di regressione pari a 3-4 volte quella dei combustibili ibridi tradizionali.
Studi successivi hanno mostrato tramite esperimenti visivi la presenza di onde sulla superficie liquida e di goccioline trasportate dalla corrente, confermando le previsioni iniziali.
Il terzo paragrafo è diviso in tre parti. Nella prima parte è presentato il modello sviluppato per predire il profilo di temperatura e il regression rate in un combustibile a base di paraffina.
Nella seconda parte viene discussa la fenomenologia dell'entrainment supercritico.
Nella terza parte viene discusso il problema della chiusura delle equazioni per tener conto della variabilità spaziale e temporale del fenomeno dell'entrainment.

Nel quarto capitolo l'attenzione è concentrata sulla gasdinamica della camera di combustione.
A tal fine sono stati sviluppati due modelli numerici transitori.
L'obiettivo di questi codici è di determinare il comportamento transitorio dei principali parametri del motore ibrido.
Il modello della camera di combustione rappresenta il cuore della simulazione del motore ibrido. Difatti
questo modello fornisce direttamente il parametro principale di un sistema propulsivo, cioè la spinta.
I modelli dei capitoli precedente e successivo definiscono i parametri di ingresso per il modello della camera di combustione. Infatti il modello del grano del capitolo 3 determina la portata di combustibile mentre il modello del serbatoio e delle linee di alimentazione del capitolo 5 fornisce la portata di ossidante.
Nella prima parte di questo capitolo viene sviluppato un modello non-stazionario globale della camera di combustione.
Il codice viene poi accoppiato con il modello del grano descritto nel capitolo precedente per tener conto della produzione transitoria di combustibile.
Segue una breve discussione sui tempi caratteristici di un motore ibrido e la loro relativa grandezza.
Nella seconda parte viene sviluppato un codice monodimensionale non-stazionario della camera di combustione.
Il codice transiente monodimensionale è in grado di simulare tutti gli aspetti già trattati dal codice zero-dimensionale. Esso aggiunge la risposta acustica del sistema e la variazione spaziale delle grandezze fluidodinamiche nella direzione del flusso, incrementando l'accuratezza a scapito di un maggiore costo computazionale.

Il quinto capitolo termina la descrizione dei vari modelli del sistema propulsivo ibrido.
Insieme ai capitoli 3 e 4 compone il codice che descrive il comportamento transitorio dei motore ibridi.
In questo capitolo l'attenzione è concentrata sula modellazione numerica del percorso dell'ossidante.
Ciò include tutto ciò che si trova a monte della camera di combustione, come il sistema di pressurizzazione, il serbatoio principale, le linee di adduzione.
Inoltre considera anche la piastra di iniezione e alcuni aspetti dell'atomizzazione ed evaporazione del liquido nella camera di combustione.
Questa parte è complementare con quella descritta nel capitolo 3 e definisce i parametri d'ingresso per il cuore del codice, cioè la gasdinamica della camera di combustione del capitolo 4.
Il principale obiettivo di questo lavoro è determinare come il sistema di alimentazione influenza i principali parametri prestazionali del motore nel tempo.
Per questo motivo varie incognite come la portata di ossidante, la pressione nel serbatoio e la quantità di gas residuo vengono determinate attraverso la modellazione del comportamento dei vari sottosistemi.
Inoltre viene indagato anche l'accoppiamento non-stazionario tra il sistema di iniezione e la camera di combustione.
Questo capitolo è diviso in tre parti.
Il primo paragrafo riguarda il sistema di pressurizzazione.
Dopo una breve descrizione delle principali alternative la discussione continua con la modellazione numerica delle principali soluzioni adottate nei motori ibridi (pressure-regulated, blowdown e autopressurizzato).
Prima di tutto viene sviluppato un modello numerico di un sistema pressure-fed.
Il codice è in grado di predire svariati parametri tra cui le masse, temperature, densità e pressioni del gas nel serbatoio principale e in quello del pressurizzante, la portata di pressurizzante e il livello di riempimento del serbatoio.
Il modello considera vari aspetti tra cui gli scambi termici, l'evaporazione del liquido, la combustione finale in fase gassosa, l'uso di by-pass e valvole digitali.
Successivamente viene sviluppato un modello numerico di un sistema autopressurizzato.
Il codice è in grado di predire la temperatura, densità, pressione dell'ossidante assieme al titolo della miscela.
I risultati numerici vengono comparati con i test sperimentali condotti dal CISAS.
Il secondo paragrafo considera l'accoppiamento non-stazionario tra il sistema di iniezione e la camera di combustione. La principale difficoltà deriva dalla determinazione della portata istantanea di liquido e della relazione che lega la portata di liquido a quella di gas che partecipa alla combustione.
In questo modo è possibile simulare le instabilità dovute a tale accoppiamento.
Il terzo paragrafo riguarda la determinazione della portata di massa attraverso la piastra di iniezione.
In particolare viene investigato il comportamento di sistemi autopressurizzanti. In questo caso la pressione in camera di combustione è al di sotto della pressione di vapore dell'ossidante nel serbatoio.
Per questo motivo nell'iniettore si sviluppano importanti fenomeni di cavitazione. Questo tipo di flussi bifasici coinvolgono diversi aspetti di modellazione.
Tre modelli differenti sono comparati con test sperimentali effettuati dal CISAS con l'obiettivo di determinare l'accuratezza delle previsioni numeriche.

Nel sesto capitolo vengono analizzate alcune tecniche avanzate per aumentare la velocità di regressione e l'efficienza dei motori ibridi con una particolare attenzione al loro effetto sul comportamento transitorio del motore, soprattutto sulle instabilità.
I due metodi studiati in questa tesi sono l'uso di un diaframma in mezzo al grano e l'utilizzo di un'iniezione swirl.
La ragione di questa scelta è legata al fatto che entrambe le tecniche sono state testate (tra gli altri) dal CISAS e risultano essere molto promettenti a riguardo del superamento degli storici punti deboli dei motori ibridi.
Anche se funzionanti con principi molto diversi entrambi i metodi inducono un elevato incremento della turbolenza e del miscelamento di reagenti nella camera di combustione, promuovendo il completamento della combustione e un più elevato flusso termico a parete.
Oltre ad incrementare notevolmente le prestazioni dei motori ibridi queste due tecniche possono influenzare anche il comportamento transitorio di un motore sia direttamente (modificando il campo fluido all'interno della camera di combustione), sia indirettamente (ad esempio riducendo la lunghezza della camera per via di una maggiore velocità di regressione).

Nell'ultimo capitolo vengono riassunte le attività svolte ed i risultati ottenuti.

Statistiche Download - Aggiungi a RefWorks
Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Pavarin, Daniele
Correlatore:Bettella, Alberto
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 25 > Scuole 25 > SCIENZE TECNOLOGIE E MISURE SPAZIALI > ASTRONAUTICA E SCIENZE DA SATELLITE
Data di deposito della tesi:30 Gennaio 2013
Anno di Pubblicazione:31 Gennaio 2013
Parole chiave (italiano / inglese):ibrido hybrid propulsione propulsion transitorio transient razzo rocket motore motor numerical simulation entrainment feed coupled swirl diaphragm
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/07 Propulsione aerospaziale
Struttura di riferimento:Centri > Centro Interdipartimentale di ricerca di Studi e attività  spaziali "G. Colombo" (CISAS)
Codice ID:5854
Depositato il:15 Ott 2013 11:27
Simple Metadata
Full Metadata
EndNote Format

Bibliografia

I riferimenti della bibliografia possono essere cercati con Cerca la citazione di AIRE, copiando il titolo dell'articolo (o del libro) e la rivista (se presente) nei campi appositi di "Cerca la Citazione di AIRE".
Le url contenute in alcuni riferimenti sono raggiungibili cliccando sul link alla fine della citazione (Vai!) e tramite Google (Ricerca con Google). Il risultato dipende dalla formattazione della citazione.

1 Culick, F. E. C., Unsteady Motions in Combustion Chambers for Propulsion Systems, Research and Technology Organization AGARDograph, AG-AVT-039, Dec. 2006 Cerca con Google

2 Wooldridge, C., Marxman, G. A., and Kier, R., Investigation of Combustion instability in hybrid rockets, NASA CR-66812 Final Rept., 1969 Cerca con Google

3 Carmicino C., Acoustics, Vortex Shedding, and Low-Frequency Dynamics Interaction in an Unstable Hybrid Rocket, Journal Of Propulsion And Power, Vol. 25, No. 6, November-December 2009 Cerca con Google

4 Pucci, J. M., The Effects of Swirl Injector Design on Hybrid Flame-Holding Combustion Instability, AIAA Paper 2002-3578, July 2002. Cerca con Google

5 G. Story, T. Zoladz, J. Arves, D. Kearney, T. Abel, 0. Park, Hybrid Propulsion Demonstration Program 250K Hybrid Motor, 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 20-23 July 2003, Huntsville, Alabama Cerca con Google

6 Karabeyoglu, M. A.,Transient combustion in hybrid rockets, PhD dissertation, Stanford Univ., Dept. of aeronautics and Astronautics, Stanford, CA, Aug. 1998, Cerca con Google

7 Karabeyoglu, A., Combustion Instability and Transient Behavior in Hybrid Rocket Motors, Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion, edited by M. J. Chiaverini, and K. K. Kuo, Vol. 218, Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, Reston, VA, 2007 Cerca con Google

8 Karabeyoglu, M. A., Stevens, J., Cantwell, B., Investigation of Feed System Coupled Low Frequency Combustion Instabilities in Hybrid Rockets, 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 8-11 July 2007, Cincinnati, OH Cerca con Google

9 Gordon, S., McBride, J., Computer program for calculation of complex chemical equilibrium compositions and Applications, NASA reference Publication 1311, October 1994 Cerca con Google

10 Bellomo, N., Lazzarin, M., Barato, F., Grosse, M., Numerical Investigation of the Effect of a Diaphragm on the Performance of a Hybrid Rocket Motor, AIAA 2010-7033, 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 25-28 July 2010, Nashville, Tennesse Cerca con Google

11 Karabeyoglu, M. A., De Zilwa, S., Cantwell, B. J., Zilliac, G., Transient modeling of hybrid of hybrid rocket low frequency instabilities, 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 20-23 July 2003, Huntsville, Alabama Cerca con Google

12 Karabeyoglu, M. A., De Zilwa, S., Cantwell, B., and Zilliac, G., Modeling of Hybrid Rocket Low Frequency Instabilities, Journal of Propulsion and Power, Vol. 21, No. 6, 2005 Cerca con Google

13 Karabeyoglu, M. A., and Altman, D., Dynamic Modeling of Hybrid Rocket Combustion, Journal of Propulsion and Power, Vol. 15,No. 4, 1999, pp. 562-571. Cerca con Google

14 Karabeyoglu, M. A., Thermal Transients in Hybrid Rocket Fuel Grains - Nonlinear Effects, 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 8-11 July 2007, Cincinnati, OH Cerca con Google

15 G. A. Marxman, C. E. Wooldridge and R.J. Muzzy, Fundamentals of Hybrid Boundary Layer Combustion, Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol.15, 1964 p. 485-522. Cerca con Google

16 Chiaverini, M. J., Harting, G. C., Lu, Y. C., Kuo, K. K., Peretz, A., Jones, S.,Wygle, B., and Arves, J. P., Pyrolysis Behavior of Hybrid Rocket Solid Fuels Under Rapid Heating Conditions, Journal of Propulsion and Power, Vol. 15, No. 6, 1999, pp. 888-895. Cerca con Google

17 Altman, D. and Humble, R.Hybrid Rocket Propulsion Systems in Space Propulsion Analysis and Design, edited by Humble, R. W., Henry G. N., Larson, W. J., McGraw Hill, Space Technology Series, 1995 Cerca con Google

18 Marxman, G. A., Combustion in the Turbulent Boundary Layer on a Vaporizing Surface, 10th (International) Symposium on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburgh, PA, 1965, pp. 1337-1349. Cerca con Google

19 Karabeyoglu, M. A., Cantwell, B. J., Stevens, J., Evaluation of Homologous Series of Normal Alkanes as Hybrid Rocket Fuels, 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, July 2005, Tucson, AZ Cerca con Google

20 Karabeyoglu, M. A., Altman, D., Cantwell, B. J., Combustion of Liquefying Hybrid Propellants: Part 1, General Theory , Journal Of Propulsion And Power, 2002, Vol.18; No. 3, pages 610-630 Cerca con Google

21 M. A. Karabeyoglu, Greg Zilliac, Brian J. Cantwell, Shane DeZilwa and Paul Castellucci, Scale-up Tests of High Regression Rate Liquefying Hybrid Rocket Fuels, AIAA-2003-1162, 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno Nevada, January 2003. Cerca con Google

22 Marxman, G. A., and Gilbert,M., Turbulent Boundary Layer Combustion in the Hybrid Rocket, Ninth International Symposium on Combustion, Academic, New York, 1963, pp. 371-383. Cerca con Google

23 Turns, S. R., An Introduction to Combustion, Concepts and Applications, Second edition, 2000, McGraw-Hill Higher Education Cerca con Google

24 Lazzarin, M., Faenza, M., Barato, F., Bellomo, N., Bettella, A., Pavarin, D., Grosse, M., CFD Simulation of a Hybrid Rocket Motor with Liquid Injection, AIAA 2011-5537, 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 31 July-3 August 2011, San Diego, California Cerca con Google

25 Hikone, S., Maruyama S., Isiguro T., Nakagawa I., Regression Rate Characteristics and Burning Mechanism of Some Hybrid Rocket Fuels, 46th JPC 2010, Nashville, Tennessee. Cerca con Google

26 Weinstein, A., Gany, A., Testing and modeling liquefying fuel combustion in hybrid propulsion, 4th European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), St. Petersburg, Russia, July 2011. Cerca con Google

27 Jerome, A., Prévost, M., Hybrid propulsion: an overview of the Onera activities, 4th European Conference for Aerospace Sciences (EUCASS), St. Petersburg, Russia, July 2011. Cerca con Google

28 Bettella, A., Lazzarin, M., Bellomo, N., Barato, F., Pavarin, D., Grosse, M., Testing and CFD Simulation of Diaphragm Hybrid Rocket Motors, AIAA 2011-6023, 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 31 July-3 August 2011, San Diego, California Cerca con Google

29 Yuasa, S., Shimada, O., Imamura, T., Tamura, T., Yamamoto, K., A technique for Improving the Performance of Hybrid Rocket Engines, AIAA 99-2322, 35th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Los Angeles, California, USA, 20-24 June 1999 Cerca con Google

30 Gater, R. A., L'Ecuyer, M. R., Warner C. F., Liquid-film Cooling Its Physical Nature and Theoretical Analysis, JET PROPULSION CENTER, PURDUE UNIVERSITY, October, 1965. Cerca con Google

31 Gater, R. A., L'Ecuyer, M. R., A Fundamental Investigation of The Phenomena That Characterize Liquid-Film Cooling, JET PROPULSION CENTER, PURDUE UNIVERSITY, January, 1969. Cerca con Google

32 Nigmatulin, R., Nigmatulin, B., Khodzaev, Y. A., and Kroshilin, V., Entrainment and Deposition Rates in a Dispersed-Film Flow, International 5Journal of Multiphase Flow, Vol. 22, No. 1, 1996, pp. 19-30. Cerca con Google

33 Kuo K. K., Houim R. W., Theoretical Modeling and Numerical Simulation Challenges of Combustion Processes of Hybrid Rockets, 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, AIAA-2011-5675, 31 July - 03 August 2011, San Diego, California, USA. Cerca con Google

34 Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Supercritical\_fluid Vai! Cerca con Google

35 Zhu G. S., Aggarwal S. K., Fuel Droplet Evaporation in a Supercritical Environment, ASME, Vol. 124, pp. 762-770, October 2002. Cerca con Google

36 M. Oschwald, J.J. Smith, R. Branam, J. Hussong, A. Schik, B. Chehroudi, D. Talley, Injection of Fluids into Supercritical Environments Report, 2 September 2004. Cerca con Google

37 Joel Escobedo and G. Ali Mansoori., Surface Tension Prediction for Liquid Mixtures, AIChE Journal, Vol. 44, No. 10, pp. 2324-2332, 1998 Cerca con Google

38 Yang, V., Modeling of Supercritical Vaporization, Mixing, and Combustion Processes in Liquid-Fueled Propulsion Systems, Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 28, Pt. 1, pp, 925-942, 2007 Cerca con Google

39 Kim S., Lee J., Moon H., Sung H., Kim J., Cho J., Effect of Paraffin-LDPE Blended Fuel in Hybrid Rocket Motor, 46th JPC 2010, Nashville, Tennessee. Cerca con Google

40 Brian J. Cantwell, Course material for Aircraft and Rocket Propulsion, Chapter 10, Stanford University, 05 Jan 2012 Cerca con Google

41 D. D. Ordahl and W. A. Rains, Hybrid Propulsion for advanced missions, recent developments current status and future outlook, AIIA 64-226, Sunnyvale, California, USA, 11 Jan 1967 Cerca con Google

42 Chiaverini, M., Review of Solid Fuel Regression Rate Behavior in Classical and Nonclassical Hybrid Rocket Motors, Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion, edited by M. J. Chiaverini, and K. K. Kuo, Vol. 218, Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, Reston, VA, 2007 Cerca con Google

43 Grosse, M., Design Challenges for a Cost Competitive Hybrid Rocket Booster, EUCASS, 2nd EUROPEAN CONFERENCE FOR AEROSPACE SCIENCES, Brussels, Belgium, July 1-6, 2007 Cerca con Google

44 R. J. Kniffen, Development Status of the 200,000 $lb_f$ Thrust Hybrid Rocket Booster, AIAA 92-1657, Huntsville, Alabama, USA, 24-27 March 1992 Cerca con Google

45 K. R. Wagner, R. H. Schmucker, Hybrid Rockets for Space transportation - A Critical Assessment, AIAA 92-3305, 28th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Nashville, TN, USA, 24-27 July 6-8, 1992 Cerca con Google

46 W. H. Knuth, M. J. Chiaverini, J. A. Sauer, D. J. Gramer, Solid-Fuel Regression Rate Behavior of Vortex Hybrid Rocket Engines, JOURNAL OF PROPULSION AND POWER, Vol 18, No. 3, May-June 2002 Cerca con Google

47 J. Arves, M. Gnau, K. Joiner, D. Kearney, C. McNeal, M. Murbach, Overview of The Hybrid Sounding Rocket (HYSR) Project, AIAA 2003-5199 Cerca con Google

48 D. Gibbon, G. S. Haag, Investigation of an Alternative Geometry Hybrid Rocket for Small Spacecraft Orbit Transfer, 27 July 2001 Cerca con Google

49 G. Williams, F. Macklin, M. sarigul-Klijn, N. Sarigul-Klijn, J.Benson, Almost There: Responsive Space, 2nd Responsive Space Conference, Los Angeles, CA, USA April 19-22, 2004 Cerca con Google

50 S. Yuasa, K. Yamamoto, H. Hachiya, K. Kitagawa, Y. Oowada, Development of a Small Sounding Hybrid Rocket with a Swirling-Oxidizer-Type Engine, AIAA 2001-3537, 37th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Salt Lake City, Utah, USA, 8-11 July, 2001 Cerca con Google

51 M. Smiley, M. Veno, R. Bell, Commercial Crew development - Round One, Milestone 3: Overview of Sierra Nevada Corporation's Hybrid Motor Ground Test, AIAA 2011-5717, 47th Joint Propulsion Conference and Exhibit, San Diego, CA, USA, 31 July-03 August, 2011 Cerca con Google

52 Greg Zilliac, Hybrid Rocket Propulsion: Past, Present, and Future, Presentation, 04 November, 2010 Cerca con Google

53 M. A. Karabeyoglu, B. J. Cantwell, G. Zilliac, Development of Scalable Space-Time Averaged Regression Rate Expressions for Hybrid Rockets, AIAA 2005-3544, 41th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Tucson, AZ, USA, 10-13 July, 2005 Cerca con Google

54 M. A. Karabeyoglu, J. Stevens, D. Geyzel, B. Cantwell, D. Micheletti, High Performance Hybrid Upper Stage Motor, AIAA 2011-6025, 47th Joint Propulsion Conference and Exhibit, San Diego, CA, USA, 31 July - 03 August, 2011 Cerca con Google

55 M. Grosse, Effect of a Diaphragm on Performance and Fuel Regression of a Laboratory Scale Hybrid Rocket Motor Using Nitrous Oxide and Paraffin, AIAA 2009-5113, 45th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Denver, Colorado, USA, 2-5 August, 2009 Cerca con Google

56 T. A. Boardman, R. L. Carpenter, S. E. Claflin, A Comparative Study of the Effects of Liquid -Versus Gaseous - Oxygen Injection on Combustion Stability in 11-inch-Diameter Hybrid Motors, AIAA 97-2936, 33rd Joint Propulsion Conference and Exhibit, Seattle, Washington, USA, 6-9 July, 1997 Cerca con Google

57 C. Carmicino, A. Russo Sorge, Influence of a Conical Axial Injector on Hybrid Rocket Performance, JOURNAL OF PROPULSION AND POWER, Vol 22, No. 5, September-October 2006 Cerca con Google

58 C. Carmicino, A. Russo Sorge, Role of Injection in Hybrid Rockets Regression Rate Behavior, JOURNAL OF PROPULSION AND POWER, Vol 21, No. 4, July-August 2005 Cerca con Google

59 C. Carmicino, A. Russo Sorge, The Effect of Oxidizer Injector Design on Hybrid Rockets Combustion Stability, AIAA 2006-4677, 42nd Joint Propulsion Conference and Exhibit, Sacramento, CA, USA, 9-12 July, 2006 Cerca con Google

60 D. D. Ordahl and W. A. Rains, Recent Developments and Current Status of Hybrid Rocket Propulsion, JOURNAL OF SPACECRAFT AND ROCKETS, Vol 2, No. 6, November-December 1965 Cerca con Google

61 Altman, D., A. Holzman, Overview and History of Hybrid Rocket Propulsion, Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion, edited by M. J. Chiaverini, and K. K. Kuo, Vol. 218, Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, Reston, VA, 2007 Cerca con Google

62 G., Story, Large-Scale Hybrid Motor Testing, Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion, edited by M. J. Chiaverini, and K. K. Kuo, Vol. 218, Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, Reston, VA, 2007 Cerca con Google

63 G., Story, J. Arves, Flight testing of Hybrid-Powered Vehicles, Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion, edited by M. J. Chiaverini, and K. K. Kuo, Vol. 218, Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, Reston, VA, 2007 Cerca con Google

64 D. A. Kearney, K. F. Joiner, M. P. Gnau, M. A. Casemore, Improvement to the Marketability of Hybrid Propulsion Technologies, in Proceedings of the AIAA Space Conference, pp. 1674-1688, September 2007, AIAA Paper 2007-6144. Cerca con Google

65 Jonny Dyer, Eric Doran, Zach Dunn, Kevin Lohner, Cedric Bayard and Andy Sadhwani, Greg Zilliac, Brian Cantwell and Arif Karabeyoglu, Design and Development of a 100 km NitrousOxide/Paraffin Hybrid Rocket Vehicle, AIAA 2007-5362, 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit; Cincinnati, Ohio, USA, 8-11 July 2007. Cerca con Google

66 Jonny Dyer, Greg Zilliac, Eric Doran, Mark Marzona, Kevin Lohner, Evan Karlik, Brian Cantwell and Arif Karabeyoglu, Status Update Report for the Peregrine 100km Sounding Rocket Project, AIAA 2008-4829, 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit; Hartford, CT, USA, 21-23 July 2008. Cerca con Google

67 Eric Doran, Jonny Dyer, Mark Marzona, Arif Karabeyoglu, Greg Zilliac, Robert Mosher, Brian Cantwell, Status Update Report for the Peregrine Sounding Rocket Project: Part III, AIAA 2009-4840, 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit; Denver, Colorado, USA, 2-5 August 2008. Cerca con Google

68 J. R. Wertz, R. C. Conger, M. Rufer, N. Sarzi-Amadé, R. E. Van Allen, Methods for Achieving Dramatic Reductions in Space Mission Cost, RS-2011-5002, Reinventing Space Conference; Los Angeles, CA, USA, 2-5 March 2011. Cerca con Google

69 J. E. Ronningen, J. Husdal, Test Results from Small-Scale Hybrid Rocket Testing, SP2012-2364847, Space Propulsion 2012; Bordeaux, France, 7-10 May 2012. Cerca con Google

70 J. E. Ronningen, J. Husdal, M. Berger, R. Vesteras, G. Raudsandmoen, Nammo Hybrid Rocket Propulsion TRL Improvement Program, AIAA 2012-4311, 48th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Atlanta, Georgia, USA, 29 July - 1 August, 2012 Cerca con Google

71 personal communications between CISAS researchers and Jan-Erik Ronningen from NAMMO Raufoss. Cerca con Google

72 G. Parissenti et al., Throttleable Hybrid Engine for Planetary Soft Landing, 4th EUROPEAN CONFERENCE FOR AEROSPACE SCIENCES (EUCASS), St. Petersburg, Russia, July 2011 Cerca con Google

73 J. H. Ferziger, M. Peric, Computational Methods for Fluid Dynamics, 3rd edition, Springer, 2002 Cerca con Google

74 http://www.orbitec.com/documents/hybrid\_rocket\_motor.html79 Kitagawa, K., Mitsutani T., Ro, T., Yuasa, S., Effects of Swirling Liquid Oxygen Flow on Combustion of a Hybrid Rocket Engine, AIAA 2004-3479, 40th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Fort Lauderdale, Florida, USA, 11-14 July, 2004 Vai! Cerca con Google

75 Kitagawa, K., Mitsutani T., Ro, T., Yuasa, S., Effects of Swirling Liquid Oxygen Flow on Combustion of a Hybrid Rocket Engine, AIAA 2004-3479, 40th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Fort Lauderdale, Florida, USA, 11-14 July, 2004 Cerca con Google

76 Bellomo, N., Barato, F., Faenza M., Lazzarin, M., Bettella, A., Pavarin, D., Numerical and Experimental Investigation on Vortex Injection in Hybrid Rocket Motors, AIAA 2011-5675, 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 31 July-3 August 2011, San Diego, California Cerca con Google

77 Bellomo, N., Faenza M., Barato, F., Bettella, A., Pavarin, D., Selmo, A., The "Vortex Reloaded" project: experimental investigation on fully tangential vortex injection in N2O-paraffin hybrid motors, 48th Joint Propulsion Conference and Exhibit, Atlanta, Georgia, USA, 29 July - 1 August, 2012 Cerca con Google

78 Dyer, J., Doran, E., Dunn, Z., Lohner, K., Zilliac G., B., Cantwell, Modeling Feed System Flow Physics for Self-Pressurizing Propellants, AIAA 2007-5702, 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Cincinnati, OH, USA, 8-11 July, 2007 Cerca con Google

79 Herbert Oertel, Prandtl's essentials of Fluid Mechanics, Second Edition, Applied Mathematical sciences, Volume 158, Springer, 2004 Cerca con Google

80 Fluent 6.2 User's Guide, Fluent Inc., January 2005 Cerca con Google

81 Batterson J., Majdalani, J., Biglobal Instability of the Bidirectional Vortex. Part 2: Complex Lamellar and Beltramian Motions, AIAA 2011-5649, 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 31 July-3 August 2011, San Diego, California Cerca con Google

82 Calabro, M., Overview on Hybrid Propulsion, Progress in Propulsion Physics 2, pp. 353-374, 2011 Cerca con Google

83 C. Delisle, Caractéristiques principales des fuséees-sondes O.N.E.R.A., note Technique N° 118, 1967 Cerca con Google

84 Cavallini, E., Di Giaginto, M., Favini, B., Solid Rocket Motors Internal Ballistics over the IT: Driving Phenomena, Modelling \& Applications, Course material for Modellistica per la Propulsione a Solido, Sapienza University of Rome 2011-2012 Cerca con Google

85 Boardman, Terry A., Hybrid Propellant Rockets, Rocket Propulsion Elements, Seventh Edition, edited by Sutton, G. P., Biblarz O., Jhon Wiley \& Sons, Inc., 2001 Cerca con Google

86 Estey, P. N., Whittinghill, G. R., Hybrid Rocket Motor Propellant Selection Alternatives, AIAA 92-3592, 28th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 6-8 July 1992, Nashville, TN, USA Cerca con Google

87 Masugi, M., Ide, T., Yuasa, S., Sakurai, T., Shiraishi, N., Shimada. T., Visualization of Flames in Combustion Chamber of Swirling-Oxidizer-Flow-Type Hybrid Rocket Engines, 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 25-28 July 2010, Nashville, Tennessee, USA Cerca con Google

88 Myre, D. D., Canton P., Cowart J. S., Jones C. C., Exhaust Gas Analysis of a Vortex Oxidizer Injection Hybrid Rocket Motor, 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 25-28 July 2010, Nashville, Tennessee, USA Cerca con Google

89 J., Majdalani, Vortex injection Hybrid Rockets, Fundamentals of Hybrid Rocket Combustion and Propulsion, edited by M. J. Chiaverini, and K. K. Kuo, Vol. 218, Progress in Astronautics and Aeronautics, AIAA, Reston, VA, 2007 Cerca con Google

90 Andrew D. Cutler, Richard W. Barnwell, Vortex Flow in a Convergent-Divergent Nozzle, AIAA JOURNAL, VOL. 37, NO. 10: TECHNICAL NOTES, pp. 1329-1331, 1999 Cerca con Google

91 A. Abdelhafez, A. K. Gupta, Propagation of Swirl in Transonic Airflow, 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 2-5 August 2009, Denver, Colorado, USA Cerca con Google

92 Mager, A., Approximate Solution of Isentropic Swirling Flow Through a Nozzle, American Rocket Society Journal, Vol. 31, No. 8, 1961, pp. 1140-1148. Cerca con Google

93 A. Gany, M. Mor, C. Goldman, Analysis and Characteristics of Choked Swirling Nozzle Flows, AIAA JOURNAL Vol. 43, No. 10, October 2005, pp. 2177-2181 Cerca con Google

94 Y. Huang, V. Yang, Effect of swirl on combustion dynamics in a lean-premixed swirl-stabilized combustor, Proceedings of the Combustion Institute, 30, pp. 1775-1782, 2005 Cerca con Google

95 http://www.xcor.com/products/pumps/ Vai! Cerca con Google

96 A. G. Ledebuhr, D. R. Antelman, D. W. Dobie, T. S. Gorman, M. S. Jones, J. F. Kordas, D. H. McMahon, L. C. Ng, D. P. Nielsen, A. E. Ormsby, L. C. Pittenger, J. A Robinson, K. M. Skulina, W. G. Taylor, D. A. Urone, B. A. Wilson. Recent Development in Hydrogen Peroxide Pumped Propulsion, 2nd Missile Defense Conference and Exhibit, Washington, DC, United States 22-26 March, 2004 Cerca con Google

97 Debra Facktor Lepore, Ralph Ewig, Results of $QuickReach^TM$ Small Launch Vehicle Propulsion Testing and Next Steps to Demonstration Flights, SSC08-IX-5, 22nd Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, Logan, Utah, USA, 2008 Cerca con Google

98 Laurence de Quay, B. Keith Hodge, A History of Collapse Factor Modeling and Empirical Data for Cryogenic Propellant Tanks, AIAA 2010-6559, 46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, 25-28 July 2010, Nashville, Tennessee, USA Cerca con Google

99 K. J. Flittie, S. Jones, Chuck Shaeffer, HyFlyer: A Hybrid Propulsion Suborbital Launch Vehicle, AIAA94-3149, 30th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Indianapolis, IN, USA, 27-29 June, 1994 Cerca con Google

100 G. Zilliac, M. A. Karabeyoglu, Modeling of Propellant Tank Pressurization, AIAA2005-3549, 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Tucson, AZ, USA, 10-13 July, 2005 Cerca con Google

101 L. Casalino, D. Pastrone, Optimal Design of Hybrid Rockets with Self-Pressurizing Oxidizer, AIAA2006-4501, 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Sacramento, CA, USA, 9-12 July, 2006 Cerca con Google

102 A. Karabeyoglu, J. Dyer, J. Stevens, B. Cantwell, Modeling of $N_2O$ Decomposition Events, AIAA2008-4933, 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Hartford, CT, USA, 21-23 July, 2008 Cerca con Google

103 Akira Sou, Shigeo Hosokawa, Akio Tomiyama, Effects of cavitation in a nozzle on liquid jet atomization, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 50, Issues 17-18, August 2007, Pages 3575-3582 Cerca con Google

104 G. Zilliac, M. A. Karabeyoglu, Hybrid Rocket Fuel Regression Rate Data and Modeling, AIAA2006-4504, 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Sacramento, CA, USA, 9-12 July, 2006 Cerca con Google

105 K. Lohner, J. Dyer, E. Doran, Z. Dunn, G. Zilliac, Fuel Regression Rate Characterization Using a Laboratory Scale Nitrous Oxide Hybrid Propulsion System, AIAA2006-4671, 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Sacramento, CA, USA, 9-12 July, 2006 Cerca con Google

Download statistics

Solo per lo Staff dell Archivio: Modifica questo record