بررسی عددی تأثیرات موقعیت چشمة حرارتی بر روی عملکرد یک ورودی هوای فراصوتی از نوع تراکم ترکیبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

بررسی عملکرد ورودی یکی از حوزه‌های بسیار مهم در طراحی آیرودینامیکی وسایل پرنده است. در این پژوهش عملکرد یک ورودی فراصوتی تقارن‌محوری با تراکم ترکیبی که برای عدد ماخ ۲ طراحی شده است، در زاویه حملة صفر درجه بررسی شده و سپس با اعمال یک چشمة حرارتی و تغییر موقعیت آن، تأثیر چشمه بر عملکرد ورودی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه‌سازی عددی جریان توسط یک کد دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده که در آن معادلات RANS با استفاده از روش صریح، گسسته شده‌اند. برای اعتبارسنجی شبیه‌سازی عددی، از نتایج تجربی بدست آمده در آزمایش‌های تونل باد انجام شده در دانشگاه امام حسین (ع) استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که چنانچه چشمة حرارتی در موقعیت مناسب قرار گیرد، می‌تواند تأثیر مطلوبی بر سه پارامتر بازیافت فشار کل، نسبت دبی جرمی و ضریب پسای ورودی داشته باشد. همچنین نسبت پس‌فشار بحرانی نیز افزایش یافته که باعث می‌شود محدودة کارکردی ورودی گسترش یابد. اما اعوجاج جریان نیز به مقدار جزئی زیاد می‌شود. در عدد ماخ طراحی و در شرایط بحرانی، حدود ۹٫۶۸ درصد افزایش بازیافت فشار کل، ۲۶٫۶ درصد کاهش ضریب پسا، ۱۶٫۱۶ درصد افزایش نسبت دبی جرمی، ۸٫۷ درصد افزایش نسبت پس‌فشار بحرانی و ۱۷٫۱۳ درصد افزایش اعوجاج جریان ورودی مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Computational investigation of effects of heat source position on the performance of a mixed compression supersonic intake

نویسندگان [English]

  • Safa Esmaeili 1
  • Javad Sepahi-Younsi 2
1 Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
چکیده [English]

Investigation of the intake performance is one of the most important topics in the aerodynamic design of the aerial vehicles. In this study, the performance of a supersonic axisymmetric mixed compression intake that was designed for free stream Mach number of 2, has been investigated at zero degrees angle of attack. Then by applying a heat source and changing its position, effects of this source on the intake performance has been studied. The flow has been simulated by a computational fluid dynamic code which in RANS equations have been discretized using the explicit method. The practical results were achieved by testing in the wind tunnel at Imam Hossein University have been used to validate the numerical simulation. Results show that a heat source located at the proper location could have desirable effects on the total pressure recovery, mass flow ratio and drag coefficient of the intake. The critical back pressure ratio also increases which widens the intake operating region. However, the flow distortion will increase a bit. At design Mach number and critical condition, 9.68% increase in total pressure recovery, 26.6% decrease in drag coefficient, 16.16% increase in mass flow ratio, 8.7% increase in critical back pressure ratio and 17.13% increase in flow distortion have been observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Supersonic Intake
  • Heat Source
  • Total Pressure Recovery
  • Mass Flow Ratio
  • Drag Coefficient