بررسی تجربی اثر موقعیت برآمدگی استوانه‌ای شکل بر بردار پیشرانش یک نازل همگرا-واگرا در رژیم مافوق صوت

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

چکیده

در این پژوهش اثر یک برآمدگی استوانه‌ای شکل بر بردار پیشرانش یک جت مافوق صوت به عنوان یک روش جدید در کنترل بردار پیشرانش مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور یک نازل همگرا-واگرا طراحی و ساخته شد. این نازل به صورتی است که عدد ماخ اسمی خروجی آن در شرایط انبساط کامل 2 می‌باشد. دیواره این نازل برای اندازه‌گیری تغییرات فشار مجهز به سوراخ‌های فشار شده است. همچنین، در دیواره نازل مجرایی برای اعمال یک برآمدگی در درون نازل ایجاد شده است. از سنسورهای فشار برای اندازه‌گیری فشار و همچنین، از سیستم شلرین برای بررسی میدان جریان خروجی از نازل بهره برده شده است. فشار کل محفظه آرامش در تمام آزمایش‌ها ثابت بوده و در دو حالت برابر NPR=6.6 و NPR=9 می‌باشد. برآمدگی هر مرحله در قسمت واگرای نازل در موقعیت X⁄L=0.6,0.7,0.8,0.9 و با میزان نفوذ ثابت H⁄D* =0.2 قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می‌دهد که با ااستفاده از برآمدگی می‌توان زاویه بردار تراست را کنترل نمود. همچنین، بهترین موقعیت برآمدگی در موقعیت X⁄L=0.9 می‌باشد که در این حالت زاویه بردار تراست به 3.1 درجه می‌رسد. همچنین تغییر نسبت فشار نازل در موقعیت‌های نصب مختلف تاثیر متفاوتی بر زاویه بردار تراست و میزان افت تراست محوری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Sutton GP, Biblarz O (2001) Rocket propulsion elements. John Wiley & Sons Inc, New York.

[2]  Noorolahi A (2008) Liquid injection thrust vector control and its effective parameters. Energetic Materials Research and Development 1: 154-164. (In Persian)

[3]  Gubse RD (1965) An experimental investigation of thrust vector control by secondary injection. NASA CR-297.

[4]  Balu R, Marathe A, Paul P and Mukunda H (1991) Analysis of performance, of hot gas injection thrust vector control system. Journal of Propulsion and Power 7(4): 580-585.

[5]  Shin CS, Kim HD, Setoguchi T, Matsuo S (2010) A computational study of thrust vectoring control using dual throat nozzle. J Therm Sci 19(6):486-490.

[6]  Hojaji M, Tahani M, Salehifar M, Dartoomian A (2014) Performance analysis of secondary injection thrust vector control.1st International and 3rd National Conference of Irainain Aerospace Propultion Association, Iran. (In Persian)

[7]  Salehifar M, Dartoomian A, Hojaji M, Tahani M (2014) Comparison of 2D and 3D analysis of secondary injection thrust vector control. 8th Conf. Mech Eng Rasht. (In Persian)

[8]  Zmijanovic V, Lago V, Sellam M, Chpoun A (2014) Thrust shock vector control of an axisymmetric conical supersonic nozzle via secondary transverse gas injection. Shock Waves   24(1):97-111.

[9]  Deng R, Kong F, Kim HD (2014) Numerical simulation of fluidic thrust vectoring in an axisymmetric supersonic nozzle. J Mech Sci Technol 28(12): 4979-4987.

[10] Tahani M, Hojaji M, Salehifar M, Dartoomian A (2015) Numerical investigation of jet grouting sound effects of fluid characteristics and flow field in supersonic nozzle thrust vector control performance. Modares Mechanical Engineering 15(8): 175-186. (In Persian)

[11] Deng R, Setoguchi T, Kim HD (2016) Large eddy simulation of shock vector control using bypass flow passage. J Heat Fluid Fl 62: 474-481.

[12] Salehifar M, Tahani M, Hojaji M, Dartoomian A (2016) CFD modeling for flow field characterization and performance analysis of HGITVC. Appl Therm Eng. 103: 291-304.

[13] Li L, Hirota M, Ouchi K, Saito T (2017) Evaluation of fluidic thrust vectoring nozzle via thrust pitching angle and thrust pitching moment. J Shock Waves 27(1): 53-61.

[14] Tahani M, Hojaji M, Mahmoodizadeh SV (2016) Turbulent jet in crossflow analysis with LES approach. Aircr Eng Aerosp Tec 88(6): 717-728.

[15] Hojaji M, Soltani MR, Taeibi-Rahni M (2010) New visions in experimental investigations of a supersonic under-expanded jet into a high subsonic crossflow. J Aerospace Eng 224: 1069-1080.

[16] Viti V, Neel R, Schetz JA (2009) Detailed flow physics of the supersonic jet interaction flow field. Phys Fluids 21(4): 1-16.

[17] Santiago J, Dutton J (1997) Cross flow vortices of a jet injected into a supersonic cross flow. AIAA J 35(5): 915-917.