بررسی عددی تغییرات الگوی جریان روی بال مثلثی 60 درجه از مادون‌صوت تا ماوراء‌صوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

2 دانشجوی دکترا، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

چکیده

جریان‌های پایا روی یک بال مثلثی با زاویة پسگرایی 60 درجه و لبة حملة تیز، در رژیم‌های صوتی مختلف، به روش عددی بررسی شده‌اند. در تحلیل عددی با استفاده از نرم‌افزار Fluent، از شبکة بی‌سازمان، روش بالادست رو مرتبه‌دوم، مدل آشفتگی k-ω SST، حل ضمنی و پردازش موازی استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی عددی الگوی جریان نشان می‌دهد که گردابة لبة حمله با یا بدون حضور جدایش ثانویه روی سطح بالایی بال مثلثی تشکیل می‌شود. این گردابه با افزایش عدد ماخ به سطح بال نزدیک‌تر و تدریجاً کشیده‌تر می‌گردد. در اعداد ماخ بیش از 2، لبة حملة بال مافوق‌صوت شده و موج انبساطی منتشرشده از لبة حمله به جریان شتاب می‌دهد. در این حالت، امواج ضربه‌ای روی بال تشکیل می‌شود که با گردابه برهم‌کنش دارند. با افزایش عدد ماخ تا محدودة ماوراءصوت، موج ضربه‌ای بالای گردابة اولیه از بین رفته و قدرت و اندازة گردابه بر اثر انبساط شدید جریان روی سطح بالایی بال کاهش می‌یابد. اثر عدد ماخ بر محل مرکز گردابه، ضریب برآ، توزیع فشار سطحی و محل انفجار گردابه بررسی شده است. افزایش عدد ماخ سبب می‌شود ضرایب آیرودینامیکی در محدودة مادون‌صوت افزایش و در محدودة مافوق‌صوت کاهش یابند. همچنین محل انفجار گردابه به سمت پایین‌دست حرکت می‌کند و محل هستة گردابه تا ماخ 3 به سمت بال نزدیک و در ماخ‌های بالاتر از آن دور می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[1]  Brodetsky M. D., Krause E., Nikiforov S. B., Pavlov A. A., Kharitonov A. M., and Shevchenko A. M., Evolution of vortex structures on leeward side of a delta wing,. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, vol. 42, no. 2, pp. 243-254, 2001.
[2]  Stanbrook A. and Squire L. C., Possible types of flow at swept leading edges, Aeronautical Quarterly, Vol. 15, No. 2, pp. 72-78, 1964.
[3]  Miller D. S. and Wood R. M., Leeside flows over delta wings at supersonic speeds, Journal of Aircraft, Vol. 21, No. 9, pp. 680-686, 1984.
[4]  Szodruch J. G. and Peake D. J., Leeward flow over delta wings at supersonic speeds, Report NASA-TM No. 81187, 1980.
[5]  Seshadri S. N. and Narayan K. Y., Possible types of flow on lee-surface of delta wings at supersonic speeds, The Aeronautical Journal, Vol. 5, pp. 185-199, 1988.
[6]  Brodetsky M. D. and Shevchenco A. M., Some features of a seperated flow and supersonic vortex structure at the leeside of a delta wing, Proc. of IUTAM Symp. on Separated Flows and Jets, Berlin-Heidelberg, 1991.
[7]  Oyama A., Ito M., Imai G., Tsutsumi S., Amitani N., and Fujii K., Mach number effetc on flow field over a delta wing in supersonic region, 46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, 2008.
[8]  Hall M. G., The structure of concentrated vortex cores, Progress in Aeronautical Science, Ed. D. Kucheman, Vol. 7, 1966.
[9]  Polhamus E. C., Predictions of vortex-lift characteristics by a leading-edge suction analogy”, Journal of Aircraft, Vol. 8, No. 4, pp. 193-199, 1971.
[10]  Tai C. H., Soong C. Y., and Yin S. L., High-resolution Navier-Stokes computation of vortical flow over a supersonic delta wing, AIAA Journal, Vol. 32, No. 8, pp. 1733-1735, 1994.
[11]  Imai G., Fujii K., and Oyama A., “Computational analyses of supersonic flows over a delta wing at high angles of attack”, 25th International Congress of the Aeronautical Sciences (ICAS), 2006.
[12]  Schiavetta L. A., Boelens O. J., and Fritz W., Analysis of transonic flow on a slender delta wing using CFD, 24th Applied Aerodynamics Conf., San Francisco, California, 2006.
[13]  Younis Y., Bibi A., Haque A. U., and Khushnud S., Vortical flow topology on windward and leeward side of delta wing at supersonic speed, Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 2, No. 2, pp. 13-21, 2009.
[14]  Gursul I., Recent developments in delta wing aerodynamics, The Aeronautical Journal, pp. 437-452, 2004.
[15]  Cross JR E. J. and Hankey W. L., “Investigation of the leeward side of a delta wing at hypersonic speeds, J. Spacecraft, Vol. 6, No. 20, 1969.
[16]  Wallin S. and Grønland T., CFD investigation on the hypersonic double delta Greta, AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Munich, Germany, 1993.
[17]  Shieh T. H., Li C. P., Manna M., and Deconinck H., Comparisons of hypersonic leeside flow results for a delta wing, AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Colorado Spring, 1994.
[18]  Mallett E. R., Dullin D. I., and Macrossan M. N., Numerical study of hypersonic leeside flow over a blunt nose delta wing, AIAA J., Vol. 33, No. 9, 1995.