Publication:
Investigation of end-burning type hybrid rocket motor doped with high entropy alloy

dc.contributor.affiliation#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#en_US
dc.contributor.authorMuhammad Ezamuddin Ezzad Ssabrien_US
dc.contributor.supervisorMuhammad Hanafi Azami, Ph.Den_US
dc.contributor.supervisorNorhuda Hidayah Nordin, Ph.Den_US
dc.contributor.supervisorNur Azam Abdullah, Ph.Den_US
dc.contributor.supervisorMohd Faisal Abdul Hamid, Ph.Den_US
dc.date.accessioned2024-10-08T03:19:22Z
dc.date.available2024-10-08T03:19:22Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractHybrid rocket motors (HRMs) have become an attractive propulsion system due to their advantages over solid and liquid rockets, such as safety, environmental friendliness, low cost, and typically not containing toxic additives. However, low regression rate and poor combustion efficiency are critical weaknesses that affects the performance. To address this issue, extensive investigations have been conducted on the end-burning hybrid rocket (EBHR) doped with high entropy alloys (HEAs) to improve the regression rate and increase combustion efficiency. Static firings were conducted to obtain the thrust, regression rate and specific impulse. Simulations were also performed using NASA CEA software to assess HEAs’ performance in HRMs. The characteristic velocity, specific impulse, and adiabatic flame temperature were the propulsive parameters analyzed. The present investigation focuses on a single port EBHR utilizing paraffin wax doped with HEAs as the fuel. Experimental results showed that the inclusion of 5% HEAs contributed to a 45.4% increase in the regression rate, 28.03% increase in thrust, and 25.89% increase in specific impulse compared to pure paraffin wax. The EBHR demonstrated an overall lower performance compared to the conventional HRM due to unstable combustion throughout the firings. According to the simulations, the higher the HEAs’ concentration, the better it performs at an oxidiser-to-fuel ratio (O/F) of 1.0-1.3. Gaseous oxygen (GOX) as the oxidiser provides the best performance overall but hydrogen peroxide (H2O2) performs better at O/F greater than 4. The experiments and simulations demonstrate the potential of HEAs to enhance the regression rate, thrust, and specific impulse of HRMs. End-burning has also shown no fluctuations of O/F and chamber pressure during steady-state, which might be helpful in some applications. The findings also highlight the influence of initial fuel mass, mass flux, and HEAs’ concentration on the hybrid rocket’s performance. These improvements can expand the range of applications for hybrid rockets and contribute to the growth of commercial space activities, scientific research, and space exploration efforts.en_US
dc.description.abstractarabicأصبحت محركات الصواريخ الهجينة نظام دفع جذابًا نظرًا لمزاياها على الصواريخ الصلبة والسائلة ، مثل السلامة والود البيئي والتكلفة المنخفضة ، وعادة لا تحتوي على إضافات سامة. ومع ذلك ، فإن انخفاض معدل الانحدار وضعف كفاءة الاحتراق هي نقاط ضعف حرجة تؤثر على الأداء. لمعالجة هذه المشكلة ، تم إجراء تحقيقات مكثفة على الصاروخ الهجين المحترق النهائي المطعم بسبائك إنتروبيا عالية لتحسين معدل الانحدار وزيادة كفاءة الاحتراق. تم إجراء عمليات إطلاق ثابتة للحصول على الدفع ومعدل الانحدار والاندفاع المحدد. كما تم إجراء عمليات المحاكاة باستخدام برنامج لتقييم أداء سبائك الإنتروبيا العالية في محركات الصواريخ الهجينة. كانت السرعة المميزة ، والاندفاع المحدد ، ودرجة حرارة اللهب الأديباتية هي المعلمات الدافعة التي تم تحليلها. يركز التحقيق الحالي على صاروخ هجين مشتعل من طرف واحد يستخدم شمع البارافين المطعم بسبائك إنتروبيا عالية كوقود. أظهرت النتائج التجريبية أن إدراج سبائك الإنتروبيا المرتفعة بنسبة 5٪ ساهم في زيادة معدل الانحدار بنسبة 45.4٪ وزيادة 28.03٪ في الدفع و 25.89% زيادة في الاندفاع النوعي مقارنة بشمع البارافين النقي. أظهر الصاروخ الهجين المحترق النهائي أداءً أقل بشكل عام مقارنة بمحرك الصواريخ الهجين التقليدي بسبب الاحتراق غير المستقر في جميع أنحاء عمليات إطلاق النار. وفقًا للمحاكاة ، كلما زاد تركيز سبائك الإنتروبيا العالية ، كان أداؤها أفضل بنسبة مؤكسد إلى وقود 1.0-1.3. يوفر الأكسجين الغازي كمؤكسد أفضل أداء بشكل عام. ولكن بيروكسيد الهيدروجين يعمل بشكل أفضل في المؤكسد إلى الوقود أكبر من 4 توضح التجارب والمحاكاة إمكانات سبائك الإنتروبيا العالية لتعزيز معدل الانحدار ، والدفع ، والاندفاع المحدد لمحركات الصواريخ الهجينة. لم يظهر الحرق النهائي أيضًا أي تقلبات في ضغط المؤكسد إلى الوقود وضغط الغرفة أثناء الحالة المستقرة ، مما قد يكون مفيدًا في بعض التطبيقات. تسلط النتائج الضوء أيضًا على تأثير كتلة الوقود الأولية ، وتدفق الكتلة ، وسبائك الإنتروبيا العالية على أداء الصاروخ الهجين. يمكن لهذه التحسينات توسيع نطاق تطبيقات الصواريخ الهجينة والمساهمة في نمو أنشطة الفضاء التجارية والبحث العلمي وجهود استكشاف الفضاء.en_US
dc.description.callnumberet TL 783.5 M952I 2023
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.myen_US
dc.description.emailezamezzad@gmail.comen_US
dc.description.funderSELF SPONSORED
dc.description.identifierThesis : Investigation of end-burning type hybrid rocket motor doped with high entropy alloy / by Muhammad Ezamuddin Ezzad bin Ssabrien_US
dc.description.identityG2215815MuhammadEzamuddinEzzadBinSsabrien_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.nationalityMALAYSIAen_US
dc.description.notesThesis (MSCE)--International Islamic University Malaysia, 2023.en_US
dc.description.physicaldescription1 online resource (xv, 80 leaves) ; color illustrations.en_US
dc.description.programmeMaster of Science in Engineeringen_US
dc.identifier.urihttps://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/7191
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2023en_US
dc.rightsOWNED BY STUDENT
dc.subjectHybrid rocket;High entropy alloys;End-burningen_US
dc.subject.lcshRocket engines -- Propulsion systems
dc.titleInvestigation of end-burning type hybrid rocket motor doped with high entropy alloyen_US
dc.typeMaster Thesisen_US
dspace.entity.typePublication

Files

Original bundle

Now showing 1 - 2 of 2
Loading...
Thumbnail Image
Name:
G2215815MuhammadEzamuddinEzzadBinSsabri_24.pdf
Size:
3.01 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
24 pages file
Loading...
Thumbnail Image
Name:
G2215815MuhammadEzamuddinEzzadBinSsabri_SEC.pdf
Size:
12.2 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Full text secured file

Collections