حل عددی عایق فناشونده و کاهش دمای آن با استفاده از مفهوم چاه حرارتی

اولین راه کار برای افزایش بهره وری وسائل فضایی کاهش وزن آن است که سبب افزایش سرعت و محدوده پروازی می شود. با توجه به اینکه بدنه این وسائل محدوده دمایی خاصی را تحمل می کند استفاده از سیستم های حفاظت حرارتی، که برای افزایش وزن سازه در شرایط بهینه طراحی شده اند، ضروری است. در این مقاله، عایق حرارتی با چاه حرارتی به عنوان شرط مرزی بدنه در نظر گرفته شده است تا بتوان دمای بدنه را کاهش داد. برای این منظور معادلات هدایت حرارتی گذرا در سیستم مختصات منحنی الخط نوشته شده و برای انواع هندسه وسائل فضایی متقارن محوری توسعه داده شده است. جنس عایق فناشونده، گرافیت فرض شده و از آثار لایه پیرولیز صرف نظر شده است. معادلات با استفاده از روش اختلاف محدود گسسته و دستگاه معادلات حاکم با استفاده از روش ضمنی با جهت متغیر حل شده است. سپس تاثیر چاه حرارتی با ضخامت مختلف بر دمای بدنه بررسی شده است. نتایج حل عددی با نتایج حل دقیق مقایسه و مشاهده می شود اختلاف آنها در تمام زمان ها کمتر از 2 درصد است. برای کاهش دمای بدنه از مفهوم چاه حرارتی استفاده شده و نتایج نشان می دهد که چاه حرارتی 10 تا 24 درصد از دمای بدنه (بسته به ضخامت چاه حرارتی) کاهش می دهد.