بررسی عددی و رفتار شناسی جریان درون تونل های باد فرا صوت دمشی در مرحله راه اندازی

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان

2 استادیار گروه مکانیک و هوا فضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان

3 دانشیار گروه مکانیک و هوا فضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان

چکیده

از آنجا که جهت انجام آزمایش در تونل های باد فرا صوت بایستی به مرحله اجرای تونل باد برسیم و رسیدن به مرحله اجرای تونل مستلزم گذر از مرحله راه اندازی تونل می باشد لذا تحلیل و بررسی جریان تونل در مرحله راه اندازی ضروری است. در مرحله راه اندازی که در یک بازه زمانی بسیار کوتاه و به صورت ناپایا و گذرا می باشد، امواج ضربه ای قدرتمندی ایجاد می گردد که بایستی به سرعت از مقطع آزمون عبور نمایند و توسط گلوگاه دوم متعلق به دیفیوزر فرا صوت، بلعیده شوند. در غیر این صورت، امواج ضربه ای عمودی تولید شده در مقطع آزمون باقی مانده و علاوه بر ایجاد افت فشار شدید، مانع از برقراری جریان در تونل باد می گردند. چنین رویدادی عملاً  تونل را به یک تونل باد غیر قابل استفاده مبدل می سازد. در این مقاله فرایند راه اندازی در یک تونل باد فرا صوت دمشی ((Blow-down، با ماخ هدف 8/2 که هندسه نازل آن با استفاده از روش مشخصه ها طراحی شده است، بصورت ناپایا و گذرا مورد تحلیل قرار  گرفته است. کانتورهای عدد ماخ و نمودارهای آن جهت بررسی انتشار امواج ضربه ای و دستیابی به ماخ هدف ترسیم شد. نمودار y+ جهت صحت سنجی مدلسازی آشفتگی جریان که با استفاده از روش اسپالارت-آلماراس انجام شده بود، استفاده شد. نتایج بدست آمده، صحت مدلسازی مرحله راه اندازی تونل باد را تایید نمود.

کلیدواژه‌ها


Anderson, J.D. “Gas dynamic Lasers: An Introduction”, Academic, New York, 1976. Anderson, J.D. “Modern Compressible Flow: with Historical Perspective”, second ed., McGraw-Hill, New York, 1990. Pope, A., Goin, K.L. “High-Speed Wind Tunnel Testing”, Wiley, New York, 1965. Hamed, A., Shang, J.S. “Survey of validation data base for shockwave boundary-layer interactions in supersonic inlets”, J. Propulsion Power 7 (4) pp. 617-625, 1991. Polsky, S.T., Cambier, J.L. “ Numerical study of transient flow phenomena in shock tunnels”, AIAA J. 32 (5) pp. 971-978, 1994. Chen, C.L., Chakravarthy, S.R. “ Numerical investigation of separated nozzle flows”, AIAA J. 32 (9) pp. 1836-1843, 1994. Argrow, B.M., Emanuel, G. “Computational analysis of the transonic flow field of two-dimensional minimum length nozzle”, J. Fluid Eng., Trans. ASME 113 pp. 479-488, 1991. Causon, D.M., Ingram, D.M., Yang, G. “On applications of high resolution shock capturing methods to unsteady flows”, in:E.F. Toro,J. F. Clarke (Eds.), Numerical Methods for Wave Propagation, Fluid Mechanics and its Applications, vol. 47, Kluwer Academic Publishers. Dordrecht. Pp. 145-171, 1995. Reddy, D.R., Weir, L.J. “Three-dimensional viscous analysis of a much 5 inlet and comparison with experimental data”, J. Propulsion Power 8 (2) pp. 432-440, 1992. Hsia, Y.C., Gross, B.J., Ortwerth, J.P. . “ Inviscid analysis of a dual mode scramjet inlet”, J. Propulsion Power 7 (6) pp. 1030-1035, 1991. Hsia, Y.C., Daso, E.w., Padhye, V.A. “Full Navier-Stokes analysis of a three-dimentional scramjet inlet”, J. Propulsion Power 8 (5) pp. 1071-1078, 1992. Hsia, Y.C. “Full Navier-Stokes analysis of an axisymmetric scramjet inlet”, J. Propulsion power 9 (6) pp. 827-833, 1993. Korte, J.J., Singh, D.J., Auslender, A.A. “ Numerical study of the performance of swept, curved, compression surface scramjet inlets”, J. Propulsion power 10 (6) pp. 841-847, 1994. Spalart, PR., Allmaras, SR. “A one-equation turbulent model for aerodynamic flows”. AIAA Paper 92-0439, 1992. Joa˜o B.P. Falca˜o Filho, Marcos A. Ortega. “Numerical study of the injection process in a transonic wind tunnel: The numerical details”, Computers & Fluids 37 pp. 1276–1308, 2008. Joa˜o B.P. Falca˜o Filho, Marcos A. Ortega, Numerical study of the injection process in a transonic wind tunnel. Part II: The off-design points, Computers & Fluids 38 pp. 888–898, 2009.