ساختار و پارامترهای عملکردی تونل های باد مافوق صوت

نویسندگان

1 استادیار مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 دکتری مهندسی هوافضا، دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

چکیده

از دهة 40 م تاکنون، تونل‌های باد مافوق صوت به‌عنوان ابزاری مؤثر و کارآمد برای انجام تست‌های ائرودینامیکی، پیشرانشی و اکوستیکی وسائل پرنده در صنعت هوافضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. پیشرفت عمدة انسان در زمینة دستیابی به پرنده‌ها، پرتابه‌ها و موشک‌هایی با سرعت‌های بالا پیامد استفادة روزافزون از تونل‌های باد مافوق صوت بوده است. در این تحقیق، ساختار کلی تونل­های باد مافوق صوت از نظر جریان (پیوسته و متناوب) همراه با مزایا و معایب هر یک مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به گسترة وسیع تغییرات پارامترهای عملکردی تونل­های باد مافوق صوت، در این پژوهش تحلیلی آماری براساس نمودارهای درصد فراوانی پارامترهای اصلی انجام و نتایج حاصل ارائه شده است. براساس مطالعات آماری صورت‌گرفته، به‌طور تقریبی 77 درصد از تونل­های باد مافوق صوت موجود در دنیا از نوع دمشی، 13 درصد از نوع مکشی و 10 درصد از سایر انواع می‌باشند. اکثر تونل­های باد مافوق صوت، محدودة ماخ تا زیر 5/3 را پوشش می­دهند و فقط 19 درصد آنها در ماخ بیش از 5/3 نیز عمل می­کنند. بیش از 90 درصد از تونل­های باد مافوق صوت دمشی دارای مقطع آزمون مربعی‌شکل و  زمان کارکرد بین 60 تا 80 ثانیه هستند.

کلیدواژه‌ها


[1] B. K Bharath, Design and Fabrication of a Supersonic Wind Tunnel, International Journal of Engineering and Applied Sciences (IJEAS), Vol. 2, No. 5, 2015.

[2] C. Cattafesta, B. Chris, M. Jose, Fundamentals of Wind-Tunnel Design, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Florida, Gainesville, FL, USA, John Wiley & Sons, 2010.

[3] م. حسنی اهنگر، م. دهقان، خ. واحدی. ارزیابی و تحلیل عملکرد یک بالانس نیرویی در تونل باد از دید قابلیت اطمینان، نشریه مکانیک و هوافضا، س. 1، ش. 2، ص 21-30، آبان 1384.

[4] م. حسنی اهنگر، ن. مزینی، ا. حمیدی حسام الدین. طراحی و پیاده سازی سیستم کنترل کننده فازی یک نازل تونل باد مافوق صورت ST2، نشریه مکانیک و هوافضا، س. 2، ش 3، ص. 67-78، اسفند 1385.

[5] م. حسنی اهنگر، ع. عادل، ع. حقیری، م. کنگاوری. ارزیابی و تحلیل سیگنال های آزمون مدل استاندارد دینامیکی در یک تونل باد و طراحی فیلتر دیجیتال بهینه براساس آلگوریتم ژنتیک، نشریه مکانیک و هوافضا، س. 3، ش. 1، ص 71-81، خرداد 1386.

[6] م. حسنی اهنگر، م. کنگاوری، م. سلطانی. پایش بلادرنگ داده های آزمون های کالیبراسیون تونل باد و تعمیم آن مبتنی بر شبکه عصبی رگرسیون عمومی، نشریه مکانیک و هوافضا، س. 6، ش. 3، ص 11-23، 1389.

[7] م. نیلی احمد ابادی، م. روشنی، ع. ربیعی. طراحی یک بعدی اجکتور یک، دو و سه مرحله ای تونل باد فراصوتی، نشریه مکانیک سازه‌ها و شاره ها، س. 1، ش. 2، ص 57-68، مهر 1390.

[8] م. جوادپور، س. فراهت، ا. حسام الدین. بهینه سازی یک دیفیوزر تونل باد مافوق صوت با دیواره های انعطاف پذیر با کمک الگوریتم ژنتیک، نشریه مدلسازی در مهندسی، س. 10، ش. 28، بهار 1391.

[9] م. سلطانی، م. عابدی، ج. سپاهی یونسی. بررسی تجربی چرخه موج - نوسان در ورودی مافوق صوت تقارن محوری، نشریه مهندسی مکانیک مدرس، س. 14، ش. 16، ص. 311-320، اسفند 1393.

[10] A. K. Mills, History of Wind Tunnels, Glenn Research Center, NASA, 2012.

[11] J. D. McAlpine, Computational Fluid Dynamics or Wind Tunnel Modeling, 2004.

[12] K. C. Y. Elton, Design of Wind Tunnel, A thesis submitted in fulfillment of the requirements for the award of the Degree of Bachelor of Manufacturing Engineering, Faculty of Manufacturing Engineering, University Malaysia Pahang, JUNE 2012.

[13] P. Alan, K. L. Goin, High-speed wind tunnel testing, John Wiley& Sons Inc., New York, 1965.

[14] B. Kelly, D. Cancel, B. Earley, S. Morin, E. Morrison, M. Sangenario, Design and Construction of a Supersonic Wind Tunnel, Worcester: Worcester Polytechnic Institute-JB3-SWT2, 2010.

[15] M. Peter, Design of a Supersonic Wind Tunnel, Major Qualifying Project. Worcester Polytechnic Institute, 2009.

[16] G. Malinda, J. Gorham, Wind tunnels of the western hemisphere, In Federal Research Division Library of Congress, Washington, DC, 2008.

[17] G. Malinda, J. Gorham, W.N. Ivey, S. Kim, M. Lewis, C. Minkus, Wind tunnels of the Eastern hemisphere, In Federal Research Division Library of Congress, Washington, DC, 2008.

[18] M. Yoshikazu, M. Noguchi, Near Field Pressure Measurements of Several Models in JAXA's 1m x 1m Supersonic Wind Tunnel, In 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition, p. 648, 2013.

[19] M. Florin, INCAS Trisonic wind tunnel, National Institute for Aerospace Research, Bucharest, Romania, INCAS-BULLETIN, 2009.

[20] High Speed Wind Tunnel and Test Systems Design Handbook, Publication number AER-EIR-13552-E, Lockheed Martin Missile and Fire Control, 2002.

[21] ح. گل پور، ع. حقیری. محاسبه سطح موثر محفظه آزمون تونل باد سه منظوره برای جریان تراکم پذیر به روش تجربی، شانزدهمین کنفرانس بین‌المللی مهندسی مکانیک ایران، دانشگاه شهید باهنر کرمان، 24-26 اردیبهشت 1387.