Baer-Nunziato type models for the simulation of hybrid rockets self-pressurizing tanks

Self-pressurizing tank dynamics is modeled using a Baer-Nunziato type multiphase model, with relaxation source terms that account for the exchange of momentum, energy and matter among the phases. The Noble-Abel stiffened gas equation of state is used to describe the thermodynamic properties of the fluid inside the tank. Tank geometry is assumed to be one-dimensional even though the mathematical model can be applied to three-dimensional geometries. Numerical results for nitrous oxide are compared to experimental results available in literature. Since the source terms have an infinite relaxation speed, local thermodynamic equilibrium is reached and the model can not reproduce the initial pressure and temperature drop observed in the experimental results. However the model well approximates the subsequent linear decrease of pressure with respect to time.

Lo svuotamento di un serbatoio auto pressurizzante è modellato utilizzando un modello multifase con terimini di sorgente che tengono conto del trasferimento di energia e massa tra le fasi. Le proprietà termodinamiche del protossido d'azoto sono descritte utilizzando l'equzione di stato Nobel-Abel Stiffened Gas. Si assume che il serbatoio abbia una geometria monodimensionale anche se il modello può essere applicato a geometrie tridimensionali. I risultati numerici sono poi confrontati con risultati sperimentali disponibili in letteratura. Dato che i termini di sorgente hanno una velocità di rilassamento infinita, localmente si raggiunge l'equilibrio termodinamico ed il modello non è in grado di riprodurre il brusco calo iniziale di pressione e temperatura osservabile nei risutati sperimentali. Il modello è tuttavia in grado di approssimare la successiva decrescita lineare della pressione nel tempo.