عنوان پایان‌نامه
بررسی میدان گردابه ای ناشی از تخلیه جت در جریان جانبی مافوق صوت
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - آئرودینامیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59841;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 17
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- اصغر نورمحمدی
- استاد راهنما
- محمدحسین صبور, مجتبی طحانی
- چکیده
- میدان جریان ناشی از تزریق جت در جریان جانبی چه از لحاظ نظری )به لحاظ فیزیک جریان( و چه از منظر کاربردی به منظور مانور جسم پرنده از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. در سال¬های اخیر پژوهش¬های متعددی در قالب کارهای تجریی و عددی در خارج و داخل کشور، صورت گرفته است. در این پایان¬نامه، میدان ناشی از تزریق جت در جریان جانبی به طور جامع بررسی شده است. در میدان ناشی از تزریق جت پارامترهایی نظیر نسبت فشار دینامیکی، عدد ماخ جت، عدد ماخ جریان جانبی و زاویه¬ی خروج جت در شکل¬گیری جریان موثر می¬باشند. لذا در این پایان¬نامه اثرات پارامترهای مذکور در فیزیک جریان بررسی شده است. بر اثر تزریق جت در جریان جانبی گردابه¬های مختلفی با ابعاد متفاوت شکل می¬گیرند. دامنه¬ی بعضی از این گردابه¬ها به بزرگی ابعاد هندسه بوده و بعضی دیگر از این گردابه¬ها بسیار کوچکتر از ابعاد هندسه می¬باشند. بنابراین مدلی برای شبیه¬سازی جریان مناسب می¬باشد که بتواند بین این گردابه¬ها تمایز ایجاد نماید. در روش شبیه¬سازی گردابه¬های بزرگ، گردابه¬های با ابعاد کوچک به طور غیر مستقیم در ترم¬های تنش¬های رینولدز مدل¬سازی شده در حالی که گردابه¬های با ابعاد بزرگتر با فیلتر گیری، مستقیما در معادله ناویر-استوکس شبیه¬سازی می¬شود. بنابراین از روش عددی شبیه¬سازی گردابه¬های بزرگ و مدل دینامیکی اسماگورینسکی و نرم¬افزار ANSYS FLUENT14 که از این روش پشتیبانی می¬کند استفاده شده است. نتایج حاکی از دقت مطلوب روش عددی در پیش¬بینی پدیده¬ها در مقایسه با نتایج تجربی است. نتایج نشان می¬دهد که با افزایش نسبت فشار دینامیکی محدوده¬ی شوک بارل گسترش یافته و در نتیجه وسعت گردابه¬های تشکیل شده در پایین دست شوک بارل افزایش و قدرت آن نیز بیشتر می¬شود. همچنین با افزایش عدد ماخ جریان جانبی، شوک بارل به سمت پایین دست جریان منحرف می¬شود. در میدان با جت صوتی، شوک بارل به شکل استوانه بوده و در انتها به ماخ دیسک ختم می¬شود. در حالی که در میدان با جت مافوق¬صوت، شوک بارل به شکل مخروطی درآمده و در نتیجه ماخ دیسک شکل¬ نمی¬گیرد. لذا وسعت گردابه¬ها در میدان با جت مافوق¬ صوت کمتر است. با کاهش زاویه¬ی خروج جت، گردابه¬های شکل گرفته در ارتفاع کمتری شکل¬ می¬گیرند. از منظر کاربردی، در جت صوتی که محدوده¬ی شوک بارل بیشتر است، منطقه¬ی پرفشار قبل از جت و نیز کم¬فشار بعد از جت افزایش می¬یابد. این پدیده باعث ایجاد ممان بیشتر بر روی دیواره می¬باشد که در جت مافوق¬صوت اثر آن کم¬تر است. به¬علاوه، در جت مافوق-صوت، ارتفاع گردابه¬ها کم¬تر از میدان با جت صوتی است. به عبارت دیگر، اگر در پایین¬دست جت از سطوح کنترلی استفاده شود، در صورت استفاده از جت مافوق¬صوت، به دلیل اینکه ارتفاع گردابه¬ها پایین است، می-بایست اثرات تداخلی آن با سطوح کنترلی بررسی شود. واژه‌های کلیدی: تزریق جت، جریان جانبی، شوک بارل، ماخ دیسک، گردابه، روش عددی
- Abstract
- The flow field arises from jet in supersonic cross flow is important because of its applications. Recently, a vast number of researches are carried out. In this study, the flow field of jet in supersonic cross flow is surveyed. Dynamic pressure ratio, jet Mach number, cross Mach number and the angle of jet exit, have profound impact on flow field. As a rule, the effects of these parameters are investigated. Large eddy structure generated contributes to choose Large Eddy Simulation (LES) approach which is supported by Ansys Fluent14. The results are shown that, by increasing of dynamic pressure ratio, the scope of barrel shock is extended which is give rise to expand vortex. Additionally, by rising of cross Mach number, the barrel shock is translated to outflow boundary. In flow field with vertical sonic jet, the barrel shock will be generated as a cylindrical shape. Yet, in flow field with vertical supersonic jet, the shape of barrel shock is conic. By decline of angle of jet exit, the height of generated vortexes is decreased. Keywords: Jet inject, Cross flow, Barrel shock, Mach disk, Vortex, LES
