بررسی اثر طول اسپایک در کاهش پسای موجی یک مدل استاندارد در جریان ماوراء‌صوت

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه امام حسین(ع)، تهران

2 استادیار، مرکز تحقیقات آیرودینامیک قدر، دانشگاه امام حسین(ع)، تهران

3 محقق، مرکز تحقیقات آیرودینامیک قدر، دانشگاه امام حسین(ع)، تهران

10.22044/jsfm.2020.6710.2561

چکیده

بدنه‌ی پخ در جریان ماوراءصوت پسا و گرمایش شدید آیرودینامیکی ایجاد می‌کند. یکی از موثرترین روش‌های کاهش پسا و گرمایش آیرودینامیکی، استفاد از آیرودیسک در جلوی دماغه است. این مطالعه به بررسی روش آیرودیسک به عنوان یک ابزار مناسب در کاهش پسای آیرودینامیک دماغه استاندارد هایپرسونیک HB1 در رژیم جریان ماوراءصوت می‌پردازد. نتایج به‌دست آمده، حاصل آزمون تجربی تونل‌باد ماوراءصوت و شبیه‌سازی ‌عددی در عدد ماخ 4/6 می‌باشد. در این مطالعه اثر طول آیرودیسک بر کاهش پسای مدل استاندارد مورد ارزیابی قرارگرفت. به‌ همین منظور، از چهار آیرودیسک با نسبت طول به قطر 5/0 ، 1، 5/1 و 2 استفاده گردید. حل‌عددی با نتایج تجربی سازگاری قابل توجهی داشت و مشاهده گردید که آیرودیسک تاثیر قابل ملاحظه‌ای در کاهش پسای ماوراءصوت دماغه دارد و افزایش طول آن، می‌تواند کاهش پسای بیشتری را فراهم کند. طبق نتایج حاصل شده، آیرودیسک با نسبت طول ‌به قطر2 با کاهش پسای 43درصدی، بهترین عملکرد را از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها


[1]  Bertin JJ, Glowinski R, Periaux J (1992) Advances in hypersonics: Defining the hypersonic environment (Vol 1).  Springer Science.

[2] Anderson J D (2006) Hypersonic and high temperature gas dynamics. 2nd edn.  AIAA.

[3] Khuranaa S, Suzuki K, Rathakrishnan E (2012) Effect of vortex size around spike root and body base on possible hypersonic drag reduction. In the seventh international colloquium on bluff body aerodynamics and applications.

[4] Kalimuthu R, Rathakrishnan E (2008) Aerospike for drag reduction in hypersonic flow. 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint propulsion conference & exhibit (p. 4707).

[5] Sch¨ulein E (2008) Wave drag reduction approach for blunt bodies at high angles of attack: Proof-of-concept experiments. In 4th flow control conference (p. 4000).

[6] Schnepf Ch, Wysocki O, Schulein E (2015) wave drag reduction due to a self-aligning aerodisk. progress in flight physics (Vol 7) : 475-488.

[7] Ahmed M, Qin N (2010) Metamodels for aerothermodynamic design optimization of hypersonic spiked blunt bodies. Aerosp Sci Technl 14(5): 364-376.

[8]  Ahmed M, Qin N (2011) Recent advances in the aerothermodynamics of spiked hypersonic vehicles. Prog Aerosp Sci 47(6): 425-449.

[9] Bodonoff SN, Vas IE (1959) Preliminary investigations of spiked bodies at hypersonic speeds. J Aerosp Sci26(2): 65-74.

[10] Crawford DH (1959) Investigation of the flow over a spiked-nose hemisphere cylinder at a Mach number of 6.8. National Aeronautics and Space Administration.

[11] Mumivand M, Mohammad Khani H (2016). Numerical study of aerodynamic drag reduction blunt nose with Spike and Jet injection combined axial and transverse. Journal of Mechanical Engineering modares 16(7): 133-142. (in Persian)

 [12] Wood C.J (1962) Hypersonic flow over spiked cones. J Fluid Mech 12(4): 614-624.

 [13] Motoyama N, Mihara K, Miyajima R, Watanuki T & Kubota H (2001) Thermal protection and drag reduction with use of spike in hypersonic flow. In 10th AIAA/NAL-NASDA-ISAS International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference (p. 1828).

 [14] Yamauchi M, Fujii K, Higashino F (1995) Numerical investigation of supersonic flows around a spiked blunt body. J Spacecraft Rockets 32(1): 32-42.

 [15] Muhammad A, Durrani N, Saeed H (2015) Design of spiked hemispherical body in hypersonic flow. In 12th international bhurban conference on applied sciences and technology. pp453-459.

[16] یعقوب‌ نژاد م (1393) بررسی عددی تأثیر آیرودیسک روی ضریب پسای آیرودینامیکی یک بدنه پخ در میدان جریان ماوراءصوت. چهاردهمین کنفرانس بین المللی انجمن هوافضای ایران.

[17] Gerdroodbary MB, Hosseinalipour SM (2010) Numerical simulation of hypersonic flow over highly blunted cones with spike. Acta Astronaut 67(1-2): 180-193.

 [18] Kalimuthu R, Mehta RC, Rathakrishnan E (2008) Experimental investigation on spiked body in hypersonic flow. Aeronauti J 112(1136): 593-598.

[19] Mehta RC (2009) flow field computations over conical, disc and flat spiked body at mach 6. In 47th AIAA aerospace sciences meeting including the new horizons forum and aerospace exposition (p. 325).

 [20] Kulkarni V, Menezes V, Reddy KPJ (2010) Effectiveness of aerospike for drag reduction on a blunt cone in hypersonic flow. J Spacecraft Rockets 47(3): 542-544.

[21] Tahani M, Karimi MS, Mahmoudi Motlagh A, Mirmahdian S (2013) Numerical investigation of drag and heat reduction in hypersonic spiked blunt bodies. Heat Mass Transfer 49(10): 1369-1384.

[22] Huebner L, Mitchell A, Boudreaux E (1995) Experimental results on the feasibility of an aerospike for hypersonic missiles. In 33rd Aerospace sciences meeting and exhibit (p. 737)

[23] Mehta RC (2013) Numerical heat transfer study around a spiked blunt-nose body at Mach 6. Heat Mass Transfer 49(4): 485-496.

[24] Sujesh G (2015) Effect of blunted aero-disc on aero-spiked blunt cone-nose at high speeds. Int Res J Eng Tech.

[25] Gray JD (1964) Summary report on aerodynamic characteristics of standard models HB-1 and HB-2. Arnold engineering development center.

 [26] STANDARD B (2011) General requirements for the competence of testing and calibration laboratories.

[27] سانیج دهقانی م ا (1389) شبیه‌سازی عددی در نرم افزار Fluent 6.3. انتشارات ناقوس ایران- تهران.