طراحی آیرودینامیکی دوبعدی ورودی هوای S-شکل موتور توربوجت با در نظر گرفتن اثرات دماغه

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 هیئت علمی/دانشگاه صنعتی اصفهان

2 هیئت علمی/دانشگاه امام حسین

3 کارشناس ارشد/دانشگاه امام حسین

4 دانشجوی دکترا/دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

طراحی آیرودینامیکی دوبعدی ورودی هوای S-شکل موتور توربوجت با در نظر گرفتن اثرات دماغهیکی از روش‌های طراحی آیرودینامیکی مجاری داخلی S-شکل، روش طراحی معکوس می‌باشد. در اینگونه مسائل، هندسه دیواره‌ها، مجهول و توزیع فشار در راستای آنها، معلوم است. برای این منظور از یک روش جدید طراحی معکوس بنام ریسمان انعطاف پذیر برای طراحی معکوس مجرای S-شکل استفاده می‌شود. در این روش، دیواره‌های مجهول مجرا تحت الگوریتمی بر مبنای حرکت ریسمان انعطاف پذیر، از یک حدس اولیه تا رسیدن به هندسه نهائی و متناظر با توزیع فشار هدف، تغییر شکل می‌دهند. جهت طراحی دو بعدی ورودی هوای S-شکل یک موتور توربوجت، ابتدا با توجه به عدد ماخ پروازی پرنده و شرایط مورد نیاز در ورودی به موتور، با ترکیب کد طراحی معکوس و حل کننده جریان اویلری (جریان ایده آل) طراحی دو بعدی اولیه بدون در نظر گرفتن اثرات دماغه موتور صورت می‌گیرد. سپس، لبه ورودی مجرا بگونه‌ای طراحی می‌شود که جریان روی پوسته بیرونی مجرا مافوق صوت نگردد. در مرحله بعد، با تقسیم‌بندی محدوده شبکه‌بندی به دو قسمت، کد اویلری حل جریان برای در نظر گرفتن اثرات دماغه موتور توسعه داده شده و پس از ترکیب آن با کد طراحی معکوس، طراحی مجرای ورودی هوا همراه با دماغه موتور صورت می‌گیرد. در نهایت با تحلیل عددی مجرای طراحی شده، صحت عملکرد روش طراحی تایید می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


[1] Ting CT, Kalosclimidt G, Syltebo BE (1975) Design and testing of new center inlet and S–duct for B–727 airplane with refanned JT8D engines. Report/Patent Number: AIAA PAPER: 75–59.

[2] Little BH, Trimboli WS (1982) An experimental investigation of S-duct diffusers for high-speed prop-fans. Report/Patent Number: AIAA 82–1123.

[3] McDill PL, Tolle LI (1983) Analytical design and experimental verification of S-duct diffusers for turboprop installations with an offset gearbox. Report/Patent Number: AIAA PAPER 83–1211.

[4] Vakili A, Wu JM, Liver P, Bhat MK (1983) Measurements of compressible secondary flow in a circular S-duct Report/Patent Number: AIAA PAPER 83–1739.

[5] Reichert BA, Wendt BJ (1993) An experimental investigation of S-duct flow controling arrays of low–profile vortex generators. Report/Patent Number: AIAA PAPER 93–18.

[‌6] Reichert BA, Wendt BJ (1994) Improving diffusing S-duct performance by secondary flow control. Report/Patent Number: AIAA PAPER 94–0365.

[7] Lee BJ, Kim C, Rho OH (2003) Aerodynamic optimization for the subsonic S-shaped diffuser using two-equation turbulence models. Report/Patent Number: AIAA PAPER 2003–3960.

[8] Weng PF, Guo RW (1994) On swirl control in an S-shaped air intake high angle of attack. Report/Patent Number: AIAA PAPER 94–366.

[9] Mayer DW, Anderson BH, Johnson TA (1998) 3D subsonic diffuser design and analysis. Report/Patent Number: AIAA PAPER 98–3418.

[10] Silva Lopes A, Piomelli U (2003) Large eddy simulation of the flow in an S-duct. Report/Patent Number: AIAA PAPER 2003–964.

[11] Pradeep AM, Sullerey RK (2004) Secondary flow control in a circular S-duct diffuser using vortex generator jets. Report/Patent Number: AIAA 2004–2615.

[12] Stanley R, Mohler Jr (2004) Wind-US flow calculations for the M2129 S-duct using structured and unstructured grids. Report/Patent Number: AIAA 2004–525.

[13] Jirasek A (2006) Design of vortex generator flow control in inlets. J Aircraft, 43(6).

[14] Kirk AM, Rediniotis OK, Cizmas PGA (2007) Numerical and experimental investigation of a serpentine inlet duct. Report/Patent Number: AIAA 2007–842.

[15] Abdellatif OE, Abd Rabbo M, Abd Elganny M, Shahin I (2008) Area ratio effect on the turbulent flow through a diffusing S-duct using large–eddy simulation. Report/Patent Number: AIAA 2008–5726.

[16] Zhang JM, Wang CF, Lum KY (2008) Multidisciplinary design of S-shaped intake. AIAA 2008–7060.

[17] Johnson BC, Webster RS, Sreenivas K (2010) A numerical investigation of S-duct flows with boundary layer ingestion Report/Patent Number: AIAA 2010–841.

[18] بیاتی مرتضی، فتحی مهدی ، بهمنی ناد علی ، غلامی علی (1386) طراحی و بهینه‌سازی آیرودینامیکی ورودی هوای موتور یک پهپاد جت.

[19] بهفرشاد قاسم، فرقانی فرزاد (1388) بررسی عددی فشار کل در یک مجرای ورودی هوای ورودی S-شکل در اعداد ماخ مختلف. هشتمین کنفرانس بین‌الملی هوافضای ایران.

[20] بهفرشاد قاسم، محلو سعید، کدیور امین (1388) بررسی اثرات نصب صفحات گرداب‌ساز و دمش لایه‌مرزی بر کارایی یک مجرای ورودی هوای خم‌دار. هشتمین کنفرانس بین‌الملی هوافضای ایران.

[21] Liou MS (2001) Ten years in the making AUSM–family. Report/Patent Number: AIAA 2001–2521.

[22] صمدی واقفی نوید (1388) طراحی بهینه مجاری آیرودینامیکی به کمک طراحی معکوس. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشگاه صنعتی شریف.