شبیه سازی عددی سیستم کنترل بردار نیروی پیشران با جریان پاشش ثانویه و بررسی اثرات تغییر پارامترهای مختلف بر عملکرد آن

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشگاه قم

2 دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

کنترل بردار تراست قابلیتی از هواپیما، موشک یا هر پرنده دیگری است که به کمک آن می‌توان با ایجاد اثری روی گازهای خروجی نازل جهت نیروی تراست را منحرف کرده تا نیازی به استقاده از سطوح کنترل آیرودینامیکی مانند بالک‌ها نباشد. یکی از روش‌های کننرل بردار تراست استفاده از جریان پاشش ثانویه می‌باشد. یکی از مهم‌ترین مسائل مطرح در این روش، تزریق یک سیال با دما، سرعت، لزجت و چگالی مختلف به درون سیال با خواص دیگری بوده که میدان جریان پیچیده‌ای را ایجاد می کند. در این مطالعه ابتدا به بررسی جریان پاشش ثانویه روی صفحه تخت پرداخته شده و سپس جریان سیال در نازل همگرا-واگرا شبیه‌سازی و مطالعه پیرامون اثر جریان پاشش ثانویه درون آن انجام شده‌است. در ادامه شبیه‌سازی جریان سیال درون نازل همگرا-واگرای فرامنبسط انجام شده است. در این مسئله پدیدة شوک مایل و الماس ماخ به ترتیب در خروجی و پایین دست نازل رخ خواهد داد. سپس جریان پاشش ثانویه با دبی جرمی، زاویه پاشش و در مکان‌های مختلف به این نازل اضافه گردیده و اثرات آنها بر پارامترهای مهمی از قبیل زاویه انحراف، بازدهی برداردهی و تراست نازل مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که بیشترین مقدار انحراف در بردار تراست برابر 8/9 درجه و دبی جرمی پاشش ثانویه در این حالت 05629/0 کل دبی جرمی عبوری از نازل می باشد. به منظور صحت سنجی، نتایج حاصل از شبیه‌سازی با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه شده‌ که نشان‌دهندة دقت قابل قبول مدل مورد‌استفاده در پژوهش حاضر می‌باشد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Deere,Karen. Summaryoffluidicthrustvectoringresearch atnasalangleyresearchcenter.in21stAIAAAppliedAerodynamics Conference, p. 3800.

[2] Ziatabar, H. Simulation Of Thrust Vector Control with Secondary Injection. Ph.D. thesis, Khajenasir university, 2012.

[3] Mohammadi, E. Numerical Study Of Multiple Secondary Injection For Thrust Vector Control. Ph.D. thesis, Shahid Beheshti university, 2010.

 [4] W.H. Douglass, M. Bailey. Nasa space vehicle design criteria (chemical propulsion). in Solid Rocket Thrust Vector Control,NASA-SP 8114, 1974.

[5] Deere, Karen, Berrier, Bobby, Flamm, Jeffrey, and Johnson, Stuart. Computational study of fluidic thrust vectoring using separation control in a nozzle. in 21st AIAA Applied Aerodynamics Conference, p. 3803, 2003.

 [6] Deere, Karen, Berrier, Bobby, Flamm, Jeffrey, and Johnson, Stuart. A computational study of a new dual throat fluidic thrust vectoring nozzle concept. in 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, p. 3502, 2005.

[7] Flamm, Jeffrey, Deere, Karen, Mason, Mary, Berrier, Bobby, and Johnson, Stuart. Design enhancements of the two-dimensional, dual throat fluidic thrust vectoring nozzle concept. in 3rd AIAA Flow Control Conference, p. 3701, 2006.

[8] Flamm, Jeffrey, Deere, Karen, Mason, Mary, Berrier, Bobby, and Johnson, Stuart. Experimental study of an axisymmetric dual throat fluidic thrust vectoring nozzle for supersonic aircraft application. in 43rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, p. 5084, 2007.

[9] Sellam, Mohamed, Zmijanovic, Vladeta, Leger, Luc, and Chpoun, Amer. Assessment of gas thermodynamic characteristics on fluidic thrust vectoring performance: Ana

lytical, experimental and numerical study. International Journal of Heat and Fluid Flow, 53:156–166, 2015.

[10] M.H. Hamedi, M. Jahromi, M. Mahmudi J.Pirkandi. Effect of secondary flow injection area on thrust vectoring angle in double throat nozzles. Modaress Mechanical Engineering Journal, 2014.

 [11] Bogar, TJ, Sajben, M, and Kroutil, JC. Characteristic frequencies of transonic diffuser flow oscillations. AIAA journal, 21(9):1232–1240, 1983.

[12] Green, CJ and Mc Cullough, F. Liquid injection thrust vector control. AIAA Journal, 1(3):573–578, 1963.

[13] Anderson, J.D. Introduction Of Aerodynamics,(Translated by K.Mazaheri, M.A. Ayyubi, M.Dorri). Sharif University Publication Center, 2007. In persian.

[14] John,J. Gasdynamics, (Translatedby A. Alemrajabi). Esfahan University of Technology Publication Center, 2009. In persian.

[15] M.K. Moayyedi, M.H. Dehghan. Numerical simulation of tvc with secondary injection in a over-expanded nozzle. vol. 1 of 1. Iranian Society of Aerospace Conference, 2016. In Persian.

 [16] M.K. Moayyedi, M.H. Dehghan. Study of the angle and place of injection in tvc with secondary injection. vol. 1 of 24. Iranian Society of Mechanical Engineering Conference, 2016. In Persian.