عنوان پایان‌نامه
بررسی عددی تاثیر تزریق ثانویه به جت سیال بر ساختار میدان جریان و کنترل بردار پیشران در یک نازل همگرا- واگرا مافوق صوت
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - آئرودینامیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 187;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67330
- تاریخ دفاع
- ۱۹ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمد صالحی فر
- استاد راهنما
- مجتبی طحانی
- چکیده
- چکیده کنترل بردار تراست (TVC) در مواردی که به¬واسطه سرعت¬های پایین یا جو رقیق نیروهای آیرودینامیکی ناچیز است، راهکاری مناسب جهت کنترل وسایط پرنده می¬باشد. تزریق سیال ثانویه جهت کنترل بردار تراست (SITVC) به علت ساختار ساده در طراحی و کارایی بالا از روش¬های مناسب TVC به شمار می‌رود. این روش با به¬کارگیری تزریق جت ، باعث انحراف بردار تراست می¬شود. در پژوهش حاضر، ابتدا ویژگی¬های فیزیکی میدان جریان با تزریق واحد و دوگانه به صورت عددی بررسی شده است. بررسی پارامترهای کارایی نازل نظیر تراست محوری افزوده(ATA)، زاویه انحراف تراست(?) و ضریب بزرگنمایی(k)، نوآوری منحصر بفرد این تحقیق به¬شمار می¬آید. شبیه¬سازی¬های فوق با توسعه یک کد عددی در زبان برنامه نویسی فرترن انجام شده است. برنامه مذکور با استفاده از الگوهای خانواده (AUSM+،AUSM DV) AUSMو ROE و مدل آشفتگی SST K?، به حل معادلات ناویر استوکس می¬پردازد. این کد عددی در تمام مراحل توسعه، با جریان¬های آرام و آشفته در رژیم¬های مختلف مورد صحه¬گذاری و اعتبارسنجی قرار گرفته است. کد عددی ایجاد شده جهت تولید میدان محاسباتی از معادلات بیضوی به منظور بهبود کیفیت شبکه استفاده کرده و قابلیت تراکم را در اطراف محل تزریق دارد. فیزیک حاکم بر جریان شامل شوک¬های خمره¬ای، کمانی، شوک ناشی از جدایش و مجموعه¬ای از گردابه¬های نعل¬اسبی و حبابی شکل می¬باشد. نتایج نشان می¬دهد که قدرت این روش برای انحراف بردار تراست محدود به دبی تزریق بوده، لذا سعی شده تا این محدودیت با اعمال دو تزریق برطرف گردد. پارامترهای کارایی برای دو سیستم با تزریق واحد و دوگانه مورد مقایسه قرار گرفته¬اند و مشاهده شده است که با افزایش قدرت تزریق پارامترهای ? و ATA افزایش می¬یابند اما k روندی کاهشی دارد. افت محسوس و یکباره ?، ناشی از تجاوز شوک کمانی به یال مقابل تزریق و برهم زدن توزیع فشار روی دیواره می¬باشد. تزریق دوگانه می¬تواند دبی ترزیقی را بدون تجاوز شوک افزایش دهد و افت ? را به دبی¬های بیشتر موکول کند و موجب افزایش محسوس ATAشود، اما تاثیر چشم¬گیری در ماکزیمم مقدار این پارامتر ندارد.
- Abstract
- Abstract Thrust vector control (TVC) mechanism is one of the viable methods to control flying vehicles when aerodynamic forces are poor due to low velocity motion or vehicle is flying in thin atmosphere. Secondary injection thrust vector control (SITVC) is an appropriate TVC method due to its high performance. Unlike mechanical methods, SITVC doesn’t need a balance system or moving parts. Unique innovation of this investigation is to study the effects of dual injection on physical details of problem and performance parameters such as Axial Thrust Augmentation (ATA), thrust deflection angle (?) and amplification factor (K). The required simulations were done using numerical program that was developed by FORTRAN programing language. The code solves Navier-Stokes equations using Roe and AUSM family (AUSM+, AUSM DV) and powerful turbulence model called SST-Kw with second order of accuracy. Computational grid generated numerically using elliptic equations to improve quality and stretched near wall to satisfy Y+<2.0 condition. The code was validated and verified in different flow regimes. Complex governing physics of problem includes barrel, bow and separation shocks. Moreover a group of vortexes such as horseshoe and bubble vortices were seen. The ability of SITVC is limited by injected mass flow rate so it will be passed by using dual injection. Performance parameters were compared for single and dual injection systems and it was showed that ATA and ? were increased but K decreased by pressure increment. It was deduced that sudden drop of ? is due to shock impingement which disturbs pressure distribution on the opposite wall. Dual injection could delay the drop of ? for more injection flow rate and increase ATA perceptibly, but it doesn’t have sensible effect on maximum value of deflection angle. Keywords: Thrust Vector Control, Computational Fluid Dynamics (CFD), Secondary Injection, Convergent-Divergent N
