بخشی از مقاله
خلاصه
این مطالعه به بررسی روش آیرودیسک به عنوان کاهندهی پسای آیرودیامیک دماغهی پخ در رژیم جریان ماوراءصوت میپردازد. نتایج به دست آمده، حاصل شبیهسازی و حلعددی با نرم افزار انسیسس فلوئنت میباشد که با نتایج تست تونل باد اعتبار سنجی شده است. در این مطالعه مشاهده گردید که آیرودیسک تاثیر قابل ملاحظهای در کاهش پسای ماوراءصوت دماغه دارد و افزایش طول آن، در تمامی شکلهای دماغه، میتواند اثر مطلوب در کاهش پسا داشته باشد.
.1 مقدمه
پرواز یک وسیله در جریان ماوراءصوت پسا وحرارت شدید آیرودینامیکی تولید میکند. طراحی یک وسیله با ضریبپسای کم بهمنظور بهحداقل رساندن رانش مورد نیاز، در رژیم ماوراءصوت مفید خواهدبود . - 1 - اسپایک بهدلایل توانایی مناسب در کاهش پسا، سادگی، عدم نیاز به تجهیزات ثانویه و جاگیری کم، مورد توجه بسیاری از محققان واقع شده است . - 2 - اسپایک ابزاریست که به نوک دماغهی موشک متصل میشود و به شدت میدانجریان اطراف را تغییر میدهد . - 3 - اسپایک سادهترین و موثرترین تکنیک کاهشپسا و گرمایشآیرودینامیک در رژیم ماوراءصوت است .
مکانیزم کاهشپسا و گرمایشآیرودینامیک را میتوان مربوط به دو علت دانست . - 2 - اول اینکه با قرارگیری اسپایک در جلوی بدنه، یک شوکمایل ضعیف با شوکقائم قوی متصل به بدنه جایگزین میشود. این عمل هم فشار و دمای جریان عبوری از شوک را کاهش میدهد و به دلیل اینکه سطح آیرودیسک کوچکتر از سطح دماغه میباشد، سطح اعمال فشار کاهش مییابد. دوم، با تحریک جریان به جدایش و ایجاد یک منطقهی چرخشی در جلوی دماغه، به کاهش پسا و گرمایش کمک میکند.
طبق مطالعات آقایان برزگر 5 - - ، کالیموتو - 6 - 2، موتویاما - 7 - 3، احمد - 2 - 4، مهتا - 8 - 5 ، کولکارنی - 9 - 6 و طهانی - 10 - افزودن یک دیسک به جلوی اسپایک میتواند عملکرد اسپایک را بهبود ببخشد. شکل زیر اسپایک معمولی و آیرودیسک را نشان میدهد. مطابق با شکل، D قطر دماغه، L طول اسپایک و d قطر آیرودیسک را نشان میدهد. افزودن آیرودیسک به اسپایک اجازه میدهد که با داشتن یک طول ثابت در محدودهی وسیعتری از ماخ و زوایایحمله، همچنان مناسب باشد. این کار با تثبیت جدایش در لایهمرزی نزدیک اسپایک و ایجاد منطقهچرخشی در جلوی بدنه صورت میگیرد .
شکل اسپایک1 معمولی بالا و ُآیرودیسککروی در پایین
شکل 2 طرح میدانجریان حول آیرودیسک
طبق شکل 2 در سرعتهای ماوراءصوت و زاویهحمله صفر درجه، یک شوک کمانی در جلوی آیرودسیک تشکیل میشود و از بدنه اصلی فاصله میگیرد. جریان پس از شوک، در اطراف آیرودیسک منبسط میشود. در طی مسیر، دوباره یک فشردهسازی ضعیف صورت میگیرد. چریان گردابهای ناشی از آیرودیسک و جریان تقریبا راکد - ساکن - نزدیک دماغه، یک منطقهیچرخشی مخروطیشکل را ایجاد میکند. این منطقه توسط یک شوکجدایش، از جریان غیر لزج داخل شوک اصلی مجزا شده است. این شوک، منطقهی چرخشی که منجر به کاهش فشار و توزیع حرارت روی دماغه میشود را، میپوشاند
جدایش جریان روی اسپایک و اندازه منطقه چرخشی ایجاد شده، به شکل اسپایک و ناحیه چرخشی تشکیل شده روی بدنه بستگی دارد. از نقطهنظر میدانجریان، آیرودیسک با ⁄ = 2 پتانسیل بیشترین کاهش پسا را در نتایج تجربی دارد . موتویاما بهطور تجربی مشاهده کرد که آیرودیسک امکان کاهش پسای بیشتری را نسبت به اسپایک دارد . - 7 - اثر مثبت دیگر آیرودیسک در زوایایحمله نمود میکند. پسای بدنه بدون اسپایک و دارای اسپایک مخروطی و آیرودیسک کروی و تخت در زوایای حمله -1 تا 9 درجه در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل 3 مقایسه ضریبپسا با افزایش زاویهیحمله - 6 - پیچیدگی میدانجریان پشت آیرودیسک نسبت به میدانجریان اسپایک مخروطی، منجر به عملکرد بهتر آیرودیسک نسبت به اسپایک است .
