بررسی اثرتغییر زاویۀ واگرایی یک شیپوره متحرک بر عملکرد آن در سیستم کنترل بردار نیروی پیشران

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 1، دوره 26، شماره 1 - شماره پیاپی 11، اسفند 1393، صفحه 1-15   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v26i1.23297

نویسندگان

سهند گلرنگ¹؛ روح اله رفعی^{* 2}

¹دانشگاه سمنان ، پردیس فناوری های نوین، دانشکده مهندسی هوافضا

²دانشگاه سمنان

چکیده

در این مقاله به‌کمک حل عددی جریان، تأثیر مقدار زاویۀ واگرایی شیپوره بر فاکتور بزرگ‌نمایی، نیروی پیش‌ران جانبی و نیروی پیش‌ران کل در یک سیستم کنترل بردار نیروی پیش‌ران با شیپورۀ متحرک (با مقطع برشی در ناحیۀ مافوق صوت) مورد بررسی قرار گرفته است. نسبت مساحت خروجی به گلوگاه و مکان مقطع برشی ثابت در نظر گرفته شده است. در حل عددی معادلات از روش حجم محدود به‌همراه حل مرتبۀ دو بالادست و روش AUSM برای گسسته‌سازی شار استفاده شده است. نتــــایج نشان می‌دهند که برای دو زاویۀ انحراف متفاوت، نتایج مدل RNG k-ε با دقت قابل قبولی با داده‌های تجربی تطابق دارند. نتایج هم‌چنین نشان می‌دهند که با افزایش زاویۀ واگرایی شیپوره، فاکتور بزرگ‌نمایی، نیروی پیش‌ران جانبی و نیروی پیش‌ران کل کاهش می‌یابند.

کلیدواژه‌ها

فاکتور بزرگنمایی؛ شوک مایل؛ کنترل بردار نیروی پیشران؛ شیپوره متحرک

مراجع

1. Campbell, C.E., Farley, J.M., "Performance of Several Conical Convergent Divergent Rocket Type Exhaust Nozzle", Lewis Research Center, NASA-TM-X-39, Ohio, (1960).

2. Jessen, F.C, Peters, M.T, "Comparison between Swiveling Nozzles with Split Lines Upstream and Downstream of the Throat", Rocket Propulsion Establishment, Technical Memorandum No.269, Virginia, (1963).

3. Thiokol Chemical Corporation, "TVC System Study Program", NASA Lewis Research Center, NASA CR-72727, Utah, (1970).

4. Ciucci, A., Laccarino, G. and Amato, M., "Numerical Investigation of 3D Two Phase Turbulent Flow in Solid Rocket Motors", 34th AIAA Joint Propulsion Conference and Exhibit, July (1998).

5. Ikaza, D., "Thrust Vectoring Nozzle for Modern Military Aircraft", 22nd Congress of International Council of the Aeronautical Sciences, Harrogate, May (2000).

6. Hui-man, M., Si-ai, F. and Han-ping, C., "Numerical Study of Unsteady Flow in Thrust Vectoring Nozzle", International Journal of Turbo and Jet Engines, Vol. 22, pp. 31-40, (2005).

7. Lee, S.N. and Baek, S.W., "Thrust Vector Control by Flexible Nozzle and Secondary Fluid Injection", ICCES, Vol. 10, No. 4, pp. 81-90, (2009).

8. Pardhasaradhi, N., Kumar, V.R. and Rao, Y.V., "Flow Analysis of the Rocket Nozzle Using Computational Fluid Dynamic", International Journal of Engineering Research and Applications, Vol. 2, pp. 1226-1235, (2012).

9. Balakrishna, B., Indana, S. and Reddy, R.P., "Investigation of Supersonic Flow through Conical Nozzle with Various Angles of Divergence", International Journal of Mechanical Engineering,

Vol. 2, pp. 9-16, (2013).

10. Strome, R.K., "Test Firing of Supersonic Split-Line Nozzle", Air Force Rocket Propulsion Laboratory, Technical Report AFRPL-TR-69-203, California, (1969).

11. Orszag, S.A., Yakhot, V., Flannery, W.S., Boysan, F., Choudhury, D., Maruzewski, J. and Patel B., "Renormalization Group Modeling and Turbulence Simulations", In International Conference on Near-Wall Turbulent Flows, Tempe, March (1993).

12. Kader B., "Temperature and Concentration Profiles in Fully Turbulent Boundary Layers", Int. J. Heat Mass Transfer, Vol. 24, pp. 1541–1544, (1981).

13. Smagorinsky, J., "General Circulation Experiments with the Primitive Equations. I. The Basic Experiment", Monthly Weather Review, Vol. 91, pp. 99–164, (1963).

14. Barth, T.J. and Jespersen, D., "The Design and Application of Upwind Schemes on Unstructured Meshes", AIAA 27th Aerospace Sciences Meeting, Reno, Nevada, January (1989).

15. Liou, M.S., "A Sequel to AUSM: AUSM+", Journal of Computational Physics, Vol. 129, pp.

364–382, (1996).

16. Ellison, J.R., "Evaluation of Titan III AFT Closure Insulation", Air Force Rocket Propulsion Laboratory, Technical Report AFRPL-TR-70-89, California, (1970).

17. Hill, P. and Peterson, C., "Mechanics and Thermodynamics of Propulsion", Addison-Wesley,

New York, pp. 521-523, (1992).