Modellierung, Simulation und Charakterisierung des Abbrandes extrudierbarer Festtreibstoffe mit komplexer Querschnittgeometrie

Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Modellierung und Simulation des Abbrandes extrudierbarer Festtreibstoffe mit komplexer Querschnittgeometrie sowie allgemein zur Abbrandcharakterisierung von Festtreibstoffen. Dazu wird die Geometrieänderung der Querschnittgeometrie während des Abbrandes durch einen gitterbasierten Algorithmus modelliert. Dieser basiert auf zellulären Automaten und wird als ICT-Cellular-Combustion-Algorithm bezeichnet. Dieser wird mit Algorithmen zur Präprozessierung der Eingabegeometrien und einem thermodynamischen Modell für den Druckaufbau in einer ballistischen Bombe kombiniert. Das entwickelte Modell ermöglicht die numerische Simulation der Geometrieänderung von extrudierbaren Festtreibstoffen während des gesamten Verbrennungsprozesses für nahezu beliebige Querschnittgeometrien. Mit Hilfe des Modells und experimentellen Messdaten kann eine Zielfunktion konstruiert und durch numerische Optimierungsalgorithmen minimiert werden. Dies ermöglicht die experimentelle Bestimmung der druckabhängigen Regressionsgeschwindigkeit der Abbrandoberfläche mit hoher Genauigkeit auch für geometrisch komplexe Festtreibstoffe unter gleichzeitiger Verwendung kleiner Probenmengen.