مطالعه‌ی عددی و تجربی تولید آنتروپی در یک ورودی هوای فراصوتی در عدد ماخ طراحی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 کارشناس ارشد، گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استادیار، گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

در این مطالعه کیفیت جریان در یک ورودی هوای فراصوتی تقارن‌محوری از نوع تراکم ترکیبی که برای عدد ماخ 2.0 طراحی شده، به‌صورت تجربی و عددی بررسی شده است. حل عددی به‌منظور درک بهتر آرایش امواج ضربه‌ای در درون ورودی انجام شده است. ورودی هوا به علت وجود امواج ضربه‌ای و لایه مرزی، همواره دارای بازگشت‌ناپذیری است. یکی از ابزارهای مفید برای بررسی کیفیت هوای ورودی به موتور، بررسی آنتروپی تولید شده در اثر عوامل مختلف است. در این مطالعه پس از صحت‌سنجی نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی به کمک نتایج تجربی، ورودی موردنظر در نسبت پس‌فشارهای مختلف از نظر تولید آنتروپی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که با کاهش طول شبه‌امواج ضربه‌ای، نرخ تولید آنتروپی جریان به مقدار قابل‌ملاحظه‌ای کاهش پیدا می‌کند. در مرحله بعدی تأثیر نوسانات فشاری جریان بر تولید آنتروپی مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که نوسانات فشاری می‌تواند تأثیر قابل‌ملاحظه‌ای بر برگشت‌ناپذیری جریان داشته باشد. با توجه به نتایج به‌دست‌آمده با افزایش نسبت انسداد ورودی از 55% به 62.5%، به علت کاهش طول شبه‌امواج ضربه‌ای، کاهش جدایش جریان در انتهای ورودی و کاهش نوسانات فشاری، نرخ تولید آنتروپی جریان به اندازه‌ی %33 کاهش پیدا می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Hemsch MJ, Nielsen JN (1986) Tactical missile aerodynamics. PROGR ASTRONAUT AERO AIAA 104(4).

[2] Oswatitsch (1944) Pressure recovery for Missiles with reaction Propulsion at high supersonic speed. Nasa TM 1140.

[3] Seddon J, Goldsmith EL (1985) Intake Aerodynamics. AIAA education series.

[4] سلطانی م، عابدی م، یونسی سپاهی ج (1394) بررسی تجربی ناپایداری‌های یک ورودی هوای مافوق‌ صوت با تراکم     ترکیبی. مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس    100-93 :(4)15.

[5] Herrmann D, Triesch K (2006) Experimental Investigation of Isolated Inlets for High Agile Missiles. Aerosp Sci Technol 10(8): 659-667.

[6] Herrmann D, Triesch K, Gulhan A (2008) Experimental study of chin intakes for airbreathing missiles with high agility. J Propul Power 24 (2): 236-244.

[7]  Hirschen C, Herrmann D, Gulhan A (2007) Experimental investigations of the performance and unsteady behavior of a supersonic intake. J Propul Power 23(3): 566-574.

[8] Herrmann D, Siebe F, Gulhan A (2013) Pressure fluctuations (buzzing) and inlet performance of an airbreathing missile. J Propul Power 29(4): 839-848.

[9] Soltani MR, Sepahi Younsi J, Farahani M, Masoud A (2012) Numerical simulation and parametric study of a supersonic intake. P I MECH ENG G-J AER 227(3): 467-479.

[10] ابراهیمی ع، زارع چاوشی م (2016) بررسی عددی اثر عدد ماخ جریان آزاد بر عملکرد یک دهانه ورودی تراکم ترکیبی. مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس 284-275 :7.

[11] Soltani MR, Daliri A, Sepahi-Younsi J (2016) Effects of shock wave/boundary-layer interaction on performance and stability of a mixed-compression inlet. Scientia Iranica 23(4): 1811-1825.

[12] Nakashima K, Saito T (2015) Performance Predictions of supersonic intakes with isentropic-compression forebody. 29th International Symposium on Shock Waves 2: 991-996.

[13] Dincer I, Cengel YA (2001) Energy, entropy and exergy concepts and their roles in thermal engineering. Entropy 3(3): 116-149.

[14] Soltani MR, Farahani M (2012) Effects of angle of attack on the inletbuzz. J Propul Power 28(4): 747-757.

[15] Soltani MR, Sepahi-Younsi J (2015) Buzz cycle description in an axisymmetric mixed-compression air intake. AIAA J 54(3): 1040-1053.

[16] سپاهی یونسی جواد (1393) بررسی تجربی پیشگیری از پدیده باز (Buzz) در یک ورودی هوای فراصوتی. رساله‌ی دکتری، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده‌ی مهندسی هوافضا.

[17] Bejan A (2016) Advanced engineering thermodynamics. 2nd edn. John Wiley & Sons 66-69.

[18] Bejan A (2004) Convection heat transfer. 3rd edn. John Wiley & Sons 18.

[19] White FM (2011) Fluid mechanics. 7th edn. McGraw-hill, New Yourk.

[20] Liepmann HW, Roshko A (1957) Elements of gas dynamics. John Wiley & Sons, New Yourk.