این تصویر یک شماتیک از فرآیند محافظت گرمایی (TPS - Thermal Protection System) برای کپسول بازگشتی فضاپیما را نشان می‌دهد. در ادامه توضیح بخش‌های مختلف تصویر ارائه می‌شود

سمت چپ تصویر – نمای کلی کپسول بازگشتی:
Freestream flow: جریان آزاد هوا در هنگام ورود مجدد به جو.

Shock wave: موج ضربه‌ای که جلوی کپسول ایجاد می‌شود و دمای بسیار بالا تولید می‌کند.

Boundary layer: لایه مرزی بین سطح کپسول و جریان هوا که محل انتقال گرما به سطح کپسول است.

Reentry capsule: کپسول بازگشتی که باید در برابر گرمای شدید محافظت شود.
سمت راست تصویر – ساختار مواد محافظتی و فرآیندها:
این بخش نمای برش خورده‌ی مواد محافظ گرما را نشان می‌دهد:

لایه‌های ماده:
Char (زغال):

لایه‌ی سطحی که پس از تجزیه حرارتی (pyrolysis) شکل می‌گیرد.

گازهای حاصل از پیرولیز و محصولات واکنش را به بیرون می‌فرستد.

در برابر سایش مکانیکی و فرسایش محافظت می‌کند.

Pyrolysis (پیرولیز):

منطقه‌ای که مواد به علت گرما شروع به تجزیه حرارتی می‌کنند.

تولید گازهایی مانند: H₂O، CO، CO₂، CH₄، H₂، C₂H₆ و فنول (Phenol).

این گازها به سطح آمده و به خنک‌سازی سطح کمک می‌کنند.

Virgin (ماده‌ی دست‌نخورده):

ماده‌ی اصلی که هنوز تجزیه نشده.

به‌مرور با پیشرفت حرارت، وارد فاز پیرولیز می‌شود.

Substructure (زیرساخت):

ساختار نگه‌دارنده‌ی کپسول که باید دمای پایین‌تری را تجربه کند.

فرآیندهای انتقال حرارت و ماده:
Radiation (تابش): از موج ضربه‌ای به سطح کپسول.

Convection (جابه‌جایی): از لایه مرزی به سطح کپسول.

Chemical species diffusion (انتشار گونه‌های شیمیایی): ورود گونه‌های واکنشی به داخل سطح.

Conduction (هدایت حرارتی): انتقال گرما از سطح به درون مواد.

Mechanical erosion (فرسایش مکانیکی): سایش سطحی بر اثر جریان و ضربه.

Pyrolysis gas، Reaction products، Re-radiation: خروج گازها و تابش مجدد برای کاهش گرمای سطح.

توی ایران کپسول بازگشت به جو را سرکار خانم دکتر سحر نوری استاد آیرودینامیک دانشگاه امیرکبیر کار میکنند.
شما را دعوت میکنم به دیدن این مقاله

An Approximate Engineering Method for Aerodynamic Heating Solution around Blunt Body Nose
این مقاله ایشان هم در این خصوص هست و با انسیس فلوئنت انجام شده است.
ببینید چقدر بزرگان کشور به حوزه انسیس فلوئنت علاقمندند و در پروژه های بزرگ خود از این نرم افزار استفاده میکنند.

هدف این مقاله بررسی و ارزیابی فلوئنت بوده است.

یک مقاله هم قبلا از ایشان دیدم مربوط به پلاسما در فلوئنت که ذکر شده بود از UDF در این خصوص استفاده کرده اند و این است قدرت UDF برای حل مسائل در نرم افزار انسیس فلوئنت

این تصویر نواحی مختلف جریان هایپرسونیک اطراف کپسول فضایی آپولو را نشان می‌دهد. در سرعت‌های هایپرسونیک (بیشتر از 5 برابر سرعت صوت)، ویژگی‌های خاصی از جریان ظاهر می‌شوند که در این تصویر مشخص شده‌اند.

قسمت‌های مختلف شکل:

Wind Velocity (سرعت باد):
جهت جریان هوا را نشان می‌دهد که از چپ به راست در حال حرکت است.

Shock Wave (موج ضربه‌ای):
موج ضربه‌ای در جلوی کپسول تشکیل می‌شود که در آن تغییرات ناگهانی فشار، دما و چگالی رخ می‌دهد. این موج به دلیل حرکت بسیار سریع کپسول نسبت به هوا تشکیل شده است.

Boundary Layer (لایه مرزی):
ناحیه‌ای نزدیک به سطح کپسول که در آن اثرات ویسکوزیته هوا اهمیت دارد و سرعت هوا از صفر در سطح کپسول تا مقدار کامل جریان آزاد افزایش می‌یابد.

Inviscid Layer (لایه بی‌ویسکوز):
ناحیه‌ای از جریان که اثرات ویسکوزیته ناچیز هستند و جریان را می‌توان به صورت ایده‌آل (غیرویستکوز) مدل‌سازی کرد.

Separated Region (ناحیه جداشده):
در این ناحیه جریان از سطح بدنه جدا شده و باعث ایجاد ناحیه‌ای با جریان آشفته و گردابه‌ای می‌شود.

Viscous Mixing Region (ناحیه اختلاط ویسکوز):
ناحیه‌ای که در آن لایه‌های ویسکوز از لایه مرزی و ناحیه جداشده با جریان بی‌ویسکوز اطراف ترکیب می‌شوند.

Apollo Vehicle (وسیله آپولو):
بدنه کپسول فضایی آپولو که در حال حرکت در جریان هایپرسونیک است.

چندین کشور کپسول‌های بازگشت به جو دارند که برای اهداف مختلفی از جمله بازگرداندن فضانوردان، تجهیزات و نتایج آزمایش‌ها از فضا به زمین استفاده می‌شوند.

فضاپیماهای اصلی که کپسول بازگشت به جو دارند:

ایالات متحده آمریکا:
کپسول دراگون (Dragon) شرکت SpaceX، تنها فضاپیمای باری در حال حاضر است که قابلیت بازگرداندن تجهیزات و آزمایش‌ها از ایستگاه فضایی بین‌المللی را دارد. همچنین کپسول اوریون (Orion) که برای مأموریت‌های سرنشین‌دار به ماه و فراتر از آن طراحی شده است، یک کپسول بازگشت به جو نیز دارد.
روسیه:
فضاپیمای سایوز (Soyuz) که برای حمل و نقل فضانوردان به ایستگاه فضایی بین‌المللی و بازگرداندن آنها به زمین استفاده می‌شود، دارای یک کپسول بازگشت به جو است. فضاپیمای باری پروگرس (Progress) نیز به همین منظور طراحی شده است.
چین:
چین نیز دارای فضاپیماهای سرنشین‌دار و باری است که کپسول‌های بازگشت به جو دارند. این فضاپیماها شامل فضاپیمای شنژو (Shenzhou) برای مأموریت‌های سرنشین‌دار و فضاپیماهای باری هستند.

مقایسه:

در ایالات متحده، شرکت خصوصی اسپیس‌ایکس فضاپیمای دراگون (Dragon) را طراحی کرده که نخستین فضاپیمای باری قابل بازگشت به زمین محسوب می‌شود. این فضاپیما نه تنها می‌تواند بارها و تجهیزات علمی را از ایستگاه فضایی بین‌المللی به زمین بازگرداند، بلکه نسخه سرنشین‌دار آن توانایی حمل حداکثر هفت فضانورد را نیز دارد. همچنین فضاپیمای اوریون (Orion) که توسط ناسا و برای مأموریت‌های بلندمدت به ماه و فراتر از آن ساخته شده، دارای کپسول بازگشت به جو برای بازگرداندن فضانوردان از سفرهای عمیق‌تر فضایی است.

در روسیه، فضاپیمای سایوز (Soyuz) از جمله باسابقه‌ترین فضاپیماهای سرنشین‌دار در تاریخ فضانوردی به شمار می‌رود که توانایی بازگرداندن تا سه فضانورد را دارد. سایوز همچنان یکی از ابزارهای اصلی رفت‌وآمد فضانوردان به ایستگاه فضایی بین‌المللی است. فضاپیمای باری پروگرس (Progress) که برای ارسال محموله به ایستگاه فضایی استفاده می‌شود، دارای کپسول بازگشت به جو نیست و پس از پایان مأموریت، در جو زمین می‌سوزد.

در چین، فضاپیمای شنژو (Shenzhou) به‌عنوان نمونه‌ای از فضاپیماهای سرنشین‌دار، دارای کپسول بازگشت به جو است و معمولاً سه فضانورد را حمل می‌کند. این فضاپیما برای مأموریت به ایستگاه فضایی تیانگونگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. چین همچنین فضاپیمای باری تیانژو را برای انتقال بار به ایستگاه خود توسعه داده است، اما این فضاپیما نیز مانند پروگرس، بازگشتی به زمین ندارد.

در مجموع، فضاپیماهای سرنشین‌دار همگی از کپسول‌های بازگشت به جو بهره می‌برند، اما تنها برخی از فضاپیماهای باری، مانند دراگون، توانایی بازگرداندن محموله به زمین را دارند. این تفاوت‌ها نقش مهمی در توانمندی فضایی کشورها، به‌ویژه در انجام پژوهش‌های علمی در مدار زمین و فراتر از آن، ایفا می‌کنند.

انسیس و کپسول بازگشت به جو
کاری از تیم AnsysTech
@AnsysTech

عشق یعنی... انسیس!

عشق گاهی شکل یک نفره،
گاهی شکل یک نرم‌افزاره!
جایی که مهندس‌ها دل می‌بازن، نه به چهره، نه به صدا — به شبیه‌سازی دقیق، به تحلیل خفن، به دنیای عدد و نمودار.

چرا باید به انسیس عشق ورزید؟
چون وقتی همه‌چی پیچیده‌ست، انسیس ساده و قوی میاد وسط.
وقتی دنیا پر از شک و تست و خطاست، انسیس با حل معادله‌هات بهت اطمینان می‌ده.
تو دنیای مهندسی، اگه بخوای دلتو به چیزی ببندی، انسیس انتخاب بدی نیست!

اما واقعاً چرا انسیس؟
فردا شب با هم می‌شینیم و به این سؤال جواب می‌دیم.
پس تا فردا... با عشق، با تحلیل، با انسیس ❤️

💻 عشق به ANSYS از دیدگاه‌های مختلف:
۱. دیدگاه بیولوژیکی (تکاملی)
چطور ممکنه؟
در نگاه اول عجیبه، چون ANSYS یه ابزار نرم‌افزاریه. ولی اگر دقیق‌تر نگاه کنیم، مهندس‌ها از این نرم‌افزار برای طراحی سازه‌های ایمن‌تر، محصولات بهتر و کاهش ریسک استفاده می‌کنن.

✅ در نتیجه: عشق به ANSYS یه ابزار غیرمستقیم برای بقای بشره.
مثلاً تحلیل پایداری یک پل، توربین یا دستگاه پزشکی.

۲. دیدگاه روان‌شناختی
خیلی از مهندس‌ها عاشق ANSYS می‌شن چون:

حس کنترل روی سیستم‌های پیچیده دارن

موفقیت در حل یک مسئله حس رضایت، ارزشمندی و اعتمادبه‌نفس ایجاد می‌کنه
✅ عشق به ANSYS، در این دیدگاه، پاسخ به نیازهای روانی مثل رشد فردی، موفقیت، و معنا در کاره.

۳. دیدگاه فلسفی/اگزیستانسیال
اینجا عشق به ANSYS می‌تونه نماد جستجوی «نظم در آشوب» باشه.
یک مهندس با استفاده از این نرم‌افزار تلاش می‌کنه قوانین طبیعت رو درک کنه و بر اون‌ها مسلط بشه.

✅ این نوع عشق، ریشه در نیاز انسان به معنا و شناخت عمیق‌تر از جهان داره.

۴. دیدگاه عرفانی یا نمادین
برای بعضی‌ها، ANSYS چیزی بیشتر از یه ابزار تحلیلیه؛ مثل یه شریک وفادار در پروژه‌های پیچیده‌ست.

✅ عشق به ANSYS مثل عشق یه شاعر به قلمشه — ابزار خلق.

نتیجه:
عشق به ANSYS رو می‌شه تلفیقی از عشق عقلانی و کاربردی دونست که ریشه در:

نیاز به حل مسئله (بقا)

رشد فردی (روان‌شناسی)

تسلط بر جهان فیزیکی (فلسفه)

داره.