This thesis aims to investigate whether additive manufacturing is applicable in manufacturing the 1N thruster option that Bradford Ecaps offers. Therefore, the nozzle design is of particular interest as AM provides accessibilities to manufacturing complex structures. The current Ecaps 1N thruster has an operating thrust lifespan that exceeds the required lifespan commonly needed for the majority of customers. With AM, an increase in production throughput and optimization of nozzle design is possible. A candidate material, a platinum group metal, was picked for a future 1N thruster prototype concerning the limiting operating constraints. Computational fluid analysis was performed to investigate different contour nozzles to investigate the possibility of improving the performance of the Bradford ECAPS 1N thruster. AMATLAB code was developed to model the contour nozzles, and ANSYS Fluent was used for the computational analysis. Three different nozzle geometries were evaluated to investigate the overall performance of the expanding exhaust gas and thrust properties in vacuum conditions. Configuration 1. which had an extended nozzle was selected as a solution since it eliminatedthe interferences with the continuum. The Nasa CEA code was used to generate the fluid gas properties. No substantial performance gain was observed for the 1N thruster. This was found to be due to the boundary-dominated flow exhibited in the nozzle. A conical nozzle was found to work comparatively well. / Detta examensarbete syftar till att undersöka om additiv tillverkning (AM) är tillämplig vid tillverkning av Bradford Ecaps 1N raketmotor. Därför är munstycksdesignen av särskilt intresse eftersom AM ger möjlighet för tillverkning av komplexa strukturer. Den nuvarande Ecaps 1N-motorn har en livslängd som överstiger den livslängd som krävs för de flesta kunder. Med AM är ökning av produktionsgenomströmningen och optimering av munstycksdesign möjlig. Ett kandidatmaterial, en metall i platinagruppen, valdes ut för en framtida 1N prototyp med hänvisning till de begränsande driftsbegränsningarna. Beräkningsflödesanalys utfördes för att undersöka olika konturmunstycken för att undersöka möjligheten till att förbättra prestandan hos Bradford ECAPS 1N framdrivningssystem. En MATLAB-kod utvecklades för att modellera konturmunstyckena och ANSYS Fluent användes för beräkningsanalysen. Tre olika munstycksgeometrier utvärderades för att undersöka den totala prestandan hos de expanderande avgaserna och dragkraftsegenskaperna under vakuumförhållanden. Konfiguration 1. som hade ett förlängt munstycke valdes som en lösning eftersom detta eliminerade interferenserna med kontinuumet. Nasa CEA-koden användes för att generera fluidens gasegenskaper. Ingen betydande prestandaökning observerades för 1N motorn. Detta visade sig bero på det gränsskiktsdominerade flödet som uppvisades i munstycket. Ett koniskt munstycke visade sig fungera relativt bra.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-322633 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Stachowicz, Jessie |
| Publisher | KTH, Kraft- och värmeteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2022:414 |
Page generated in 0.0032 seconds