Development of a metal-powder fuel for a novel in-space propulsion technology
开发用于新型太空推进技术的金属粉末燃料
基本信息
- 批准号:542003-2019
- 负责人:
- 金额:$ 3.81万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Collaborative Research and Development Grants
- 财政年份:2019
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2019-01-01 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The research project seeks to use tools in computational fluids dynamics to predict the behaviour of aerosolized metal powder combustion for the development of a novel in-space propulsion technology. The predictive modelling will enable the development of a proof of concept and accelerate Columbiad's development time to bring this technology to market. Three scientific challenges will be addressed as part of this work: (1) injection and dispersion prediction of micro- and nanoparticles in turbulent flows; (2) heat release due to nanothermite reaction; (3) induction heating of aerosolized, ferrous aerosolized particles. These unresolved scientific issues lie at the heart of the technological development for this engine. To address these scientific questions, we will be extending the development of our existing computational tools to account for the additional physics involved in these multi-physics and multi-scale problems. The methodology to tackle these problems is the (i) identification of the underlying physical mechanism (e.g. turbulent transport of aerosolized particles); (ii) use or development a mathematical model, with appropriate fidelity, to capture the identified physics (combustion mechanism, induction heating etc.); (iii) simulation of a representative setup to characterize the desired engineering features (e.g. mixing of nanoparticles, injection system etc.); and, (iv) post-process, infer and understand the results generated. The engineering insight useful to the technology development will be gleaned from step (iv).
该研究项目试图在计算流体动力学中使用工具来预测雾化金属粉末燃烧的行为,以开发新型的空间内推进技术。 预测建模将使概念证明的发展,并加速哥伦比亚德的开发时间,以将这项技术推向市场。 这项工作的一部分将解决三个科学挑战:(1)湍流中微颗粒和纳米颗粒的注射和分散预测; (2)由于纳米热反应引起的热量释放; (3)诱导的雾化,亚铁雾化的颗粒的诱导加热。这些未解决的科学问题是该引擎技术发展的核心。为了解决这些科学问题,我们将扩展我们现有的计算工具的开发,以说明这些多物理和多尺度问题所涉及的其他物理学。解决这些问题的方法是(i)识别潜在的物理机制(例如,雾化颗粒的湍流运输); (ii)使用或开发具有适当保真度的数学模型来捕获已识别的物理学(燃烧机制,诱导加热等); (iii)模拟代表性设置,以表征所需的工程特征(例如,纳米颗粒的混合,注射系统等);以及(iv)后处理,推断和理解产生的结果。对技术开发有用的工程洞察力将从步骤(IV)中收集。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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