Literature survey on nitrous oxide draining self pressurization modeling

Nitrous Oxide is a popular oxidizer choice for many in hybrid rockets due to its easy of handling,storability at room temperature,and high vapor pressure. This high vapor pressure at low temperatures is used as pressurant, making it self-pressurizing propellant. Accurate modeling of propellant tank pressurization is an essential element of the prediction of rocket performance. This is more so for the hybrid systems that uses self-pressurizing oxidizer because the thrust produced by the motor is dependent on oxidizer tank pressure. Unfortunately no comprehensive models exist for the dynamics of self-pressurizing propellant tank and thus the modeling is more difficult due to the complex thermodynamics, heat and mass transfer kinetics. Here three existing models (Equilibrium, Zilliac and Karabeyoglu, Casalino and Pastrone) of the system are described and compared. Where the equilibrium model does not capture the initial transient behavior and over predicts the pressure but it is simplest model and requires properties at saturation only. The Zilliac and Karabeyoglu model (ZK) performs the best but is limited by its complexity. The Casalino and Pastrone model is a compromise between the two but does not perform well, possibly due to the thermodynamic properties. Mathematical model developed here considers a real fluid, quasi-phase equilibrium thermodynamic propellant tank model. The crucial element to predict is the propellant evaporation rate in propellant expulsion process for accurate modeling.

L'ossido di azoto è una scelta popolare di ossigeno per molti in razzi ibridi a causa della sua facilità la manipolazione, la conservazione a temperatura ambiente e l'alta pressione del vapore. Questa elevata pressione di vapore a basse temperature viene utilizzato come pressurista, rendendolo propellente autopressurante. La modellizzazione precisa della pressurizzazione del serbatoio propellente è un elemento essenziale della previsione delle prestazioni del razzo. Questo è più vero per i sistemi ibridi che utilizzano l'ossidante auto-pressurizzante perché la spinta prodotta dal motore dipende dalla pressione del serbatoio dell'ossidatore. Sfortunatamente no esistono modelli completi per la dinamica del serbatoio di propellente autopressurante e quindi il la modellazione è più difficile a causa della complessità della termodinamica, del calore e della cinetica di trasferimento di massa. Qui vengono descritti e confrontati tre modelli esistenti (Equilibrium, Zilliac e Karabeyoglu, Casalino e Pastrone) del sistema. Dove il modello di equilibrio non cattura il comportamento transitorio iniziale e oltre prevede la pressione, ma è il modello più semplice e richiede proprietà solo a saturazione. Il modello Zilliac e Karabeyoglu (ZK) svolge il meglio ma è limitato dalla sua complessità. Il modello Casalino e Pastrone è un compromesso tra i due ma non funziona bene, forse a causa delle proprietà termodinamiche. Matematico Il modello qui sviluppato considera un vero e proprio modello di serbatoio di propellente termodinamico equilibrio quasi-fase. L'elemento cruciale da prevedere è il tasso di evaporazione del propellente nel processo di espulsione del propellente per una corretta modellizzazione.