بخشی از مقاله
چکیده
در مقاله حاضر با استفاده از نرم افزار Gambit آنتنی خاص شبیه سازی گشته و جریان حول آن با نرم افزار fluent در حالت های مختلف و با مدل آشفتگی k که در اکثر جریان های مادون صوت از دقت خوبی برخوردار است [1]، به دست آمده تا ضمن تعیین حالت های بحرانی، بیشینه نیروی درگ و گشتاور آن بر آنتن در حاملی با سرعت 150 km/hr محاسبه گردد و میزان تغییر سرعت دورانی احتمالی به علت عدم تقارن نیروها در هنگام دوران آنتن در چند زاویه خاص بررسی شده است. سپس با توجه به ثابت بودن توان محور آنتن و با اعمال گشتاور حاصل از درگ بر محور گرداننده آن، میزان تغییر در فرکانس آنتن را که در دقت هدف یابی آن موثر است، محاسبه خواهیم کرد.
مقدمه
از آنجا که آنتن ها - اعم از نظامی یا تجاری - بر روی حامل هایی با سرعت های متفاوت نصب می گردند و برخی از این حامل ها دارای سرعت های قابل توجهی می باشند و در سرعت های بالا به علت عدم تقارن دو طرف آنتن در حال چرخش، درگ آن قابل توجه می باشد، این امکان وجود دارد که بر اثر گشتاورهای موافق یا مخالف اعمالی بر محور آنتن - بسته به جهت چرخش آن - که به واسطه درگ تحمیلی به وجود می آید، فرکانس چرخش آنتن به طور لحظه ای تغییر نموده و دقت آن را دچار اخلال نماید. بنابراین لازم است تا با شبیه سازی آنتن در وضعیت های مختلف و به دست آوردن حالات بحرانی نسبت به جریان، مقدار نوسان گشتاور آن محاسبه و تاثیر این تغییر گشتاور را بر سرعت دورانی محور بررسی نمود تا با اعمال تابع تغییرات فرکانس آنتن در هر دور آن در معادلات رادار، موقعیت یابی رادار را تصحیح نماییم.
نیروی درگ با توجه به این که بیشترین مساحت عمود بر جریان در هنگام گردش آنتن در زوایای 90 و 270 درجه نسبت به راستای جریان بوجود می آید، بنابراین با بررسی این دو حالت می توان بیشینه نیروی درگ و حالت مربوط به آن را محاسبه نمود.[2] شکل 1 نمونه ای از آنتن یک رادار ناوبری را نشان می دهد.
شکل -1 آنتن شبیه سازی شده
حالت اول: شکل 2 آنتنی را که از سمت جلو - ضخامت بیشتر - در معرض جریان قرار دارد، نشان می دهد:
شکل -2 جهت برخورد جریان در حالت بحرانی اول برای ایجاد درگ بیشینه
در این حالت جریان با سرعت انتخابی 150 Km/hr معادل 42 m/s و از سمت مقابل به آنتن برخورد می کند که به دلیل تقارن نیروهای درگ نسبت به محور آنتن گشتاور بسیار ناچیزی بر شفت اعمال می شود و فقط به دلیل نیروهای فشاری و لزجت هوا درگی معادل 202.7 N بر کل آنتن وارد می شود. در جدول 1 این نیروها و در جدول 2 مقدار گشتاورهای اعمالی به تفکیک آمده است.
جدول -1 درگ اعمالی بر آنتن در حالتی که سمت ضخیم آنتن عمود بر جریان باشد
حالت دوم: چنانچه همانند شکل 3، آنتن از سمت عقب - ضخامت کمتر - در معرض جریان قرار بگیرد:
شکل -3 جهت برخورد جریان در حالت بحرانی دوم برای ایجاد درگ بیشینه
در این حالت نیز جریان با سرعت 42 m/s و از سمت عقب به آنتن برخورد می کند که باز هم به دلیل تقارن نیروهای درگ نسبت به محور آنتن گشتاور بسیار ناچیزی بر شفت اعمال می شود - جدول - 3 و فقط به دلیل نیروهای فشاری و لزجت هوا درگی معادل 206.7 N بر کل آنتن وارد می شود - جدول . - 4
جدول -3 گشتاور اعمالی بر محور آنتن در حالتی که سمت نازک آنتن عمود بر جریان باشد
جدول -4 درگ اعمالی بر آنتن در حالتی که سمت نازک آنتن عمود بر جریان باشد
همانطور که پیش بینی می شد، زمانی که آنتن از سمت ضخامت کمتر در معرض جریان قرار می گیرد، دارای نیروی درگ بیشتری می باشد
