مقایسه تاثیر تیغه‌های مکانیکی و جت‌های دمشی کنترل جریان تراکم پذیر در یک کانال دیفیوزر انحنادار با استفاده از روش عددی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی هوافضا،گرایش پیشرانش، مجتمع هوافضای دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 دانشیار، مهندسی هوافضا، مجتمع مکانیک و هوافضای دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهین شهر

3 استادیار،مهندسی هوافضا، مجتمع دانشگاهی هوافضای دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

در این تحقیق مقایسه حل عددی رفتار جریان با نتایج آزمایش تجربی در یک کانال واگرای انحناء دار در سه حالت کانال لخت،کانال با نصب تیغه های گردابه ساز مکانیکی و کانال با نصب عملگرهای جت دمشی صورت گرفته است. در حل عددی ، 5 مدل توربولانسی SP-AL ،RNG K-ε- ، Transition-SST ، RSM-Stress-Omega و RSM-LPS بکار گرفته شده است. بررسی کانتورهای سرعت و لزجت گردابه ای در صفحه مرکزی و خطوط جریان سطح پایینی و نواحی تجمیع گردابه‌ها نشان داد که مدل RSM-St-Om انحناء خطوط جریان در ناحیه جدایش و نواحی گردابه‌ای را دقیقتر از مدلهای دیگر تخمین می‌زند. کانتورهای نسبت فشار کل در انتهای کانال در مدلهای SP-AL، Transition-SST و RSM-St-Om انطباق بالاتری با نتایج تجربی نشان داد. مقایسه نمودار نسبت فشار در کانال لخت و کانال با عملگرهای جت دمشی با نتایج آزمایش تجربی نشان داد که به دلیل حضور پدیده جدایش ، مدل RSM-St-Om به خوبی نقاط شروع و پایان حباب جدایش و طول منطقه جدایش را تخمین می‌زند. بررسی منحنی نسبت فشار در کانال با تیغه های مکانیکی نیز نشان داد که به علت از بین رفتن جدایش ، مزیت روش RSM-St-Om نیزکاهش یافته و تمامی مدلها نتایج تقریباً یکسانی ارائه می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Behfarshad G, Mahlou S (2014) Wind-tunnel study of a S-shaped air-intake performance. Aircr Eng Aerosp Tec 86(2): 99-107.
[2] نیلی احمد آبادی م, قدک ف، محمدی م، نجاتی ا (1390) طراحی آیرودینامیک دو بعدی ورودی هوای S شکل با در نظر گرفتن اثرات دماغه. مجله علمی و پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 69-59 :(1)1.
[3] Sun S, Guo RW (2006) Serpentine inlet performance enhancement using vortex generator based flow control. Chinese J Aeronaut 19(1): 10-17.
[4] Paul AR, Joshi S, Jindal AP, Maurya S, Jain A (2013) Experimental studies of active and passive flow control techniques applied in a twin air-intake. The Scientific World Journal 2013 (Article ID 523759), 8 pages.
[5] Da X, Fan Z (2015) Microjet flow control in an ultra-compact serpentine inlet. Chinese J Aeronaut 28(5): 1381-1390.
[6] Burrows TJ, Gong Z, Vukasinovic B, Glezer A (2016) Investigation of trapped vorticity concentrations effected by hybrid actuation in an offset diffuser. 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting, At San Diego, CA, USA.
[7] Lopes AS, Piomelli U, palma J (2003) Large eddy simulation of the flow in an S-duct. In: 41st Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno,Nevada, 14.
[8] Kirk AM, Kumar A, Gargoloff JI (2007) Numerical and experimental investigation of a serpentine inlet duct. In: 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno,Nevada, 14.
[9] Gerolymost GA, Joly S, Mallet M, Vallet I (2010) Reynolds-stress model flow prediction in aircraft-engine intake Double-S-Shaped duct. J Aircraft 47(4): 1368-1381.
[10] Gopaliya MK, Goel P, Prashar S, Dutt A (2011) CFD analysis of performance characteristics of S-shaped diffusers with combined horizontal and vertical offsets. Comput Fluids 40(1): 280-290.
[11] Fiola CJ (2013) Numerical simulation of separated and secondary flows in diffusing S-ducts for air breathing propulsion. SAE 2013 AeroTech Congress & Exhibition.
[12] Paul AR, Ranjan P, Pate VK, Jain A (2012) Comparative studies on flow control in rectangular S-duct diffuser using submerged-vortex generators. Aerosp Sci Technol 28(1): 332-343.
[13] Gerolymos GA, Vallet I (2016) Reynolds stress model prediction of 3-D duct flows. Flow Turbul Combust 96(1): 45-93.
[14] Berens TM, Delot AL, Tormalm M, Calavera L Rein M, Saterskog M, Ceresola N (2015) Numerical and experimental investigations on subsonic air intakes with serpentine ducts for UAV configurations. 5th CEAS Air & Space Conference.
[15] Delot AL, Garnier E, Pagan D (2012) Flow control in a high-offset subsonic air intake. In: 47th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, San Diego,California, 556.
[16] Harloff GJ, Smith CF, Bruns E, DeBoni JR (1993) Navier-Stokes analysis of three-dimensional S-ducts. J Aircraft 30(4): 526-533.
[17] White FM (2006) Turbulent mean flow. In: Viscous Fluid Flow 4th edn. McGraw-Hill Inc, New York.
[18] Gibson MM, Launder BE (1978) Ground effects on pressure fluctuations in the atmospheric boundary layer. J Fluid Mech 86: 491-511.
[19] Fu S, Launder BE, Leschziner MA (1978) Modeling Strongly Swirling Recirculating Jet Flow with Reynolds-Stress Transport Closures. In: Sixth Symposium on Turbulent Shear Flows. Toulouse, France.
[20] Wilcox D (1998) Turbulence Modeling for CFD., DCW Industries, La Canada, California.
[21] S-16, A. CDTC (2011) Gas turbine engine inlet flow distortion guidelines. Aerospace Recommended Practice, Society of Automotive Engineers, 400 Commonwealth Drive, Warrendale.
[22] Panton RL (2005) Boundary layer. In: Incompressible Flow 3rd edn. John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey.