تحلیل و شبیه‌سازی تولید بار الکترواستاتیک بر روی مخازن و مجاری سوخت هواگردها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد ،دانشگاه صنعتی مالک اشتر،تهران،ایران

2 دانشیار ،دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران،ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد ،دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

4 پژوهشگر،دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

بر اثر حرکت جریان سیال در مخازن و مجاری سوختی بار الکتریکی در سیال و سطح مشترک آن با مجاری بوجود می‌آید. در صورت تخلیه این بارهای الکتریکی، مخازن و مجاری سوختی مورد تهدید قرار می‌گیرند؛ زیرا اگر انرژی تخلیه الکترواستاتیک از حداقل انرژی قابل اشتعال سوخت بیشتر شود می‌تواند منجر به شعله‌ور شدن سوخت و انفجار مخازن یا مجاری گردد. در این مقاله اثر لوله‌های رسانا و عایق، سرعت حرکت سیال و شعاع لوله‌ها در تولید بار الکترواستاتیک تحلیل و بررسی می‌شود. در جریان آرام سیال، همیشه بار الکتریکی تولید شده نسبت به جریان آشفته کمتر است. سرعت حرکت سیال هر چه بیشتر باشد آشفتگی بیشتری در لوله رخ می دهد. نتایج نشان می‌دهد در حالت جریان آرام، جریان الکتریکی تولیده شده تقریبا dBA 250 آمپر از جریان آشفته کمتر است. بررسی‌ها روی مخازن هنگام سوخت‌گیری نشان می‌دهد بار الکتریکی تجمع‌یافته در محور مرکزی مخزن استوانه‌ای بیشینه بوده و با پر شدن مخزن میزان بار افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis and simulation of electrostatic charge production on the airplanes fuel tanks and pipes

نویسندگان [English]

  • morteza shariatifar 1
  • seyed mohammad javad razavi 2
  • mohsen roodbari 3
  • Reza Toreinia 4
1 Master's student, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 Associate Professor, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 Master's student, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
4 Researcher., Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Due to fluid movement in fuel pipes and tanks, the electric charge will emerge in the fluid and its common surface with the pipes. As these charges become discharged the tanks and pipes are threatened; because the discharge energy becomes more than the lowest required energy of the fuel explosion and can lead to the fuel flaming and the explosion of tanks and tubes. In this article, the effect of the conductive and insulator pipes, the fluid velocity, and the pipe radius in the production of electric charge have been analyzed and studied. Always, in the calm fluid current, the produced electric charge is lesser than the turbulent fluid current counterparts. With more velocity of the fluid, the turbulent will become more occurred The results show that in the state of calm flow, the generated electric current is almost 250 dBA lower than the turbulent flow. Studies on the tanks during fueling show that accumulated electric charge has its maximum at the central axis and the charge is increasing with the filling of the tank.

کلیدواژه‌ها [English]

  • fuel tank
  • fuel ducts
  • electrostatic charge
  • airplane

Smiley face

[1]. J. Taillet, “Basic Phenomenology of Electrical Discharges at Atmospheric Pressure”, North Atlantic Treaty Organization, Atmospheric Electricity Aircraft Interaction. AGARD Lecture Series 1980, No.110, 
[2].  J. E. Nanevicz and R. L. Tanner, "Some techniques for the elimination of corona discharge noise in aircraft antennas," in Proceedings of the IEEE, 1964, 52(1), pp.53-64
DOI: 10.1109/PROC.1964.2742
[3].  J. E. Nanevicz, “Alleviation Techniques For Effects Of Static Charging On Avionics”, North Atlantic Treaty Organization, Atmospheric Electricity Aircraft Interaction, AGARD Lecture Series,1980, No.110
[4].  R. L. Tanner and J. E. Nanevicz, “Precipitation charging and corona-generated interference in aircraft”, Stanford Res. Inst., Menlo Park, CA, Tech. Rep. 73, Contract AF 19(604)-34-58, Stanford Research Institute, 1961
[5].  H. Xie, Z. Huang, S. Guo, E. Torru, “Feasibility of an Electrostatic Energy Harvesting Device for CFCs Aircraft”, Procedia Engineering, 2015,99, pp.1213-1222
DOI:10.1016/j.proeng.2014.12.650
[6].  K.Y. Chan, D.Q. Pham, B. Demir, D. Yang, E.L.H. Mayes, A.P. Mouritz, A.S.M. Ang, B. Fox, H. Lin, B. Jia, K.T. Lau,” Graphene oxide thin film structural dielectric capacitors for aviation static electricity harvesting and storage” Composites Part B: Engineering,2020,201, pp 108375, DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108375
[7]. Jay D. Cline,” AIRCRAFT STATC DSCHARGER”, United States Patent, 4,080,643 Mar. 21, 1978
[8]. E. Radgowski, R. Albrechtt, “Investigation of electrostatic discharge in aircraft fuel tanks during refueling”, AIAA Aircraft Systems and Technology Conference, American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Los Angeles, Calif, 1978, 506-512. DOI:10.2514/3.58555
[9]. J. V. Garcia, J. Rivenc, A. Agneray, T. Paillat, G. Touchard, “A critical approach to measure streaming current: Case of fuels flowing through conductive and insulating polymer pipes”, IEEE Transactions On Industry Applications,2005,41(5),pp 1335-1342, DOI: 10.1109/TIA.2005.853378
[10].                     J. Rivenc, P. Clermout, T. Paillat and et al, “Quantification of Electrostatic Charge Generation and Relaxation in Composite Aircraft Fuel Tanks,” International Conference on Lightening and Static Electricity, 2015, DOI:  10.1049/ic.2015.0162
[11].                     K. Lim, Y. Sun, W. Lim and S. Soh, “Charging Organic Liquids by Static Charge,” Journal of The American Chemical Society, 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c06000
[12].                      M. R. Shafer, D. W. Baker, K. R. Benson,” Electric currents and potentials resulting from the flow of charged liquid hydrocarbons through short pipes”, Journal Of Research Of The National Bureau of Standards-Co Engineering and Instrumentation,1965, 69C(4),pp 307-317, DOI:10.6028/JRES.069C.036
[13].                      N. E. Pegg,” An electrostatic charging model for aircraft fuel tanks”, IET 7th International Conference on Computation in Electromagnetics (CEM 2008), BAE Systems Advanced Technology Centre, 2008, 102 – 103, DOI:10.1049/cp: 20080232
[14].                     P. D. S. Clermont, T. Paillat, G. Peres, Y. Duval, J. Rivenc,” Materials for aircraft fuel tanks characterized for charge generation from flow electrification with jet a-1 fuel”, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation,2016,23(2),pp 624-632, DOI: 10.1109/TDEI.2015.005332
[15].                     A. Sidi-Yekhlef, J. E. Sunderland, “A boundary element method analysis of electrostatics in a tank during filling operations”, International Journal For Numerical Methods In Engineering, 1989, 28, pp 315-329, DOI: 10.1002 /nme.1620280206
دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 28
بهار و تابستان
مرداد 1403
  • تاریخ دریافت: 11 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری: 30 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش: 19 تیر 1403
  • تاریخ انتشار: 01 مرداد 1403