عنوان پایان‌نامه
کاهش پسا و گرمایش آیرودینامیکی در رژیم جریان ماوراء صوت با استفاده از تکنولوژی آیرواسپایک
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - آئرودینامیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 299058;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75601;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 299058;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75601
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- علیرضا زارع زاده
- استاد راهنما
- مجتبی طحانی, مهران مصدری
- چکیده
- در سال های پس از جنگ جهانی دوم، اشتیاق دانشمندان به دستیابی به سرعت های بالاتر برای ساخت سلاح های قدرتمندتر و توانایی دستیابی به فضا باعث شد تحقیقات گسترده ای درباره آیرودینامیک اجسام در سرعت های ماوراءصوت انجام پذیرد. مسئله ای که در این سرعت ها با آن روبرو بودند، مسئله افزایش شدید پسا و گرمایش آیرودینامیکی به دلیل تشکیل شوک و تماس هوا با سرعت زیاد با بدنه وسیله پرنده بود، برای کاهش این اثرات تحقیقات گسترده ای انجام شد و این تحقیقات تا حال حاضر نیز ادامه دارد. راهکارهای بسیاری برای کاهش پسا و گرمایش آیرودینامیکی ارائه شد که در بخش 2 به طور مفصل به آن پرداخته می شود. در این میان ایده اساسی برای کاهش پسا افزایش نسبت نازکی 1 در هندسه پرنده است. روش های مختلفی برای دیدن به این مقصود آزمایش شد که از میان آن ها می توان به تزریق گاز، تخلیه و قوس الکتریکی، استفاده از اسپایک و آیرودیسک و اخیراً از روش های لیزر و امواج ماکروویو اشاره کرد. در این میان استفاده از فنّاوری اسپایک و مشتقات آن مانند آیرودیسک به دلیل سادگی در ساخت و تأثیر زیاد در این میان بسیار موردتوجه قرارگرفته است و تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام شده و مزایا و معایب آن روی هندسه های مختلف بررسی شده است. پس از اسپایکها ایده استفاده از آیرودیسکها روی اسپایکها برای ایجاد شوک قوی تر و کاهش بیشتر سرعت جریان در هنگام رسیدن به جسم اصلی مطرح شد. پارامترهای مؤثر در افزایش اثر آیرودیسکها به صورت تجربی و عددی بررسی شده است و پدیده های به وجود آمده به واسطه آن ها تا حدودی مشخص گردیده است. در این میان نیاز به افزایشِ کاهش گرمایش آیرودینامیکی در پرنده های ماوراءصوت تحقیقات را به سمت استفاده از چند دیسک روی یک اسپایک 2 برد و اخیراً آزمایش های تجربی برای درک اثر این وسیله روی جریان انجام شده است. مدل سازی های عددی برای تحلیل فیزیک جریان ماوراءصوت به دلیل سختی آزمایش های مربوط به آن همواره از جایگاه مهمی در تحقیقات برخوردار بوده است. در این میان استفاده از مدل های توربولانسی برای شبیه سازی جریان حول اجسام پرنده در این رژیم از جریان، از اواخر دهه 70 میلادی جایگاه تحقیقات بسیاری از مطالعات بوده و همواره برای افزایش دقت آن ها تلاش شده است. در این تحقیق نیز سعی سده تا با استفاده از این مدل ها جریان حول (MRD) شبیه سازی شود. و نتایج آن با داده های تجربی مقایسه شود.
- Abstract
- Abstract: Among a variety of design requirements, reducing the drag and aeroheating on hypersonic vehicles is the most crucial one. Unfortunately, these two objectives are often conflicting. On one hand, sharp slender forebodies design reduces the drag and ensures longer ranges and more economic flights. However, they are more vulnerable to aerodynamic heating. On the other hand, blunt forebodies produce more drag, however, they are preferred as far as aeroheating is concerned. In addition, in the context of hypersonic vehicles, blunt geometries are preferred over slender ones for practical implications such as higher volumetric efficiency, better accommodation of crew or on-board equip- ment. In principle, a blunt vehicle flying at hypersonic speeds generates a strong bow shock wave ahead of its nose, which is responsible for the high drag and aeroheating levels. There have been a number of efforts devoted towards reducing both the drag and the aeroheating by modifying the flowfield ahead of the vehicle’s nose. Of these techniques, using spikes is the simplest and the most reliable technique. A spike is simply a slender rod attached to the stagnation point of the vehicle’s nose. The spike replaces the strong bow shock with a system of weaker shocks along with creating a zone of recirculating flow ahead of the forebody thus reducing both drag and aeroheating. Since their introduction to the high-speed vehicles domain in the late 1940s, spikes have been extensively studied using both experimental facilities and numerical simulation techniques. The present paper is devoted to surveying these studies and illustrating the contributions of the authors in this field. The paper also raises some of the areas in the field that need further investigations Keywords: aerodisk, aerospike, hypersonic,aerospaike
