مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی توزیع دمایی دماغه های فناشونده ی ماوراء صوت در طی مسیر پرواز به روش گام به گام مکانی

نویسندگان
1 استاد/دانشگاه امام حسین (ع)
2 دانشجو، محقق
3 دانشیار دانشگاه امام حسین(ع)
چکیده
استخراج توزیع دمایی در بخشهای مختلف دماغه جهت انتخاب مواد، جانمایی قطعات، سامانه های حساس در داخل آن و...، مستلزم معلوم بودن گرمایش ایرودینامیکی القاء شده بر سطح دماغه می باشد. مقدار این پارامتر به همراه دمای سطح و میزان فناشوندگی سطح، باید در گام های زمانی بعدی از پرواز تصحیح گردد. جهت محاسبه یا تخمین دقیقی از این پارامتر، روشهای محاسباتی مختلفی ارائه شده است، کاملترین و دقیق ترین روش، حل عددی همزمان معادلات کامل ناویراستوکس، تجزیه/یونیزاسیون شیمیایی، بقاء گونه ها، مدل اغتشاشی، مدل احتراقی ناشی از فناشوندگی سطح، معادله ی انتقال حرارت دماغه و... با الگوریتم حجم محدود گام به گام زمانی است. استفاده از این الگوریتم در گذر زمان بسیار وقت گیر بوده و حجم بالایی از حافظه ی محاسباتی را می طلبد. بنابراین از روش اختلاف محدود و انتقال معادلات جریان به فضای رویه ای از طریق توابع نگاشت، استفاده می گردد. با استفاده از این انتقال، میتوان از روشهای گام به گام مکانی جهت حل معادلات جریان استفاده کرد. بنابراین، در این تحقیق تخمین دقیق تری از توزیع دمایی دماغه های سه بعدی بالای صوت از طریق حل عددی معادلات جریان به روش گام به گام مکانی لایه ی شوک لزج و لایه مرزی لزج-خودمتشابه صورت گرفت. براساس این تحقیق، کد جامعی جهت شبیه سازی دمایی دماغه های بالای صوت در گذر زمان تدوین و نتایج آن با نتایج اندازه گیری دمایی آزمایشات پروازی محموله های داخلی و نتایج کدهای مشابه، با خطای نسبی کمتر از 6 درصد، صحه گذاری گردید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation of temperature distribution for hypersonic ablative noses during flight trajectory by space marching method

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Doustdar 1
Morteza Mardani 2
Farhad Ghadak 3
چکیده English

Derivation of temperature distribution, at the different sections of nose, to select the material, component, and sensitive system installation at inside of it, implicates to specifying the induced aeroheating to the nose surface. This parameter with surface temperature and recess due to surface ablation must be corrected at next time steps of flight trajectory. The different methods, to estimate or calculation of aeroheating, were created whereas the most accurate method for this purpose is numerical solution of fully navier stocks, chemical dissociation and ionization of air, mass conservation of species, turbulence modeling, combustion modeling due to surface ablation, nose heat transfer equations with time marching finite volume algorithms simultaneously. Utilizing these solvers for flight trajectory is snail, and it’s required the high computational memory. Therefore, the finite difference method is used, and the governing equations are translated to curvature coordinate by mapping terms. By using this translation, to solve the governing equations, the space marching solvers can be used. Therefore, in this research, the more accurate estimation of temperature distribution for 3-D nose of supersonic and hypersonic vehicles was presented by using the numerical space marching solvers such as viscous shock layers and viscous boundary layer methods. Therefore, the comprehensive code was created to this purpose. The results of this code were validated by using the temperature telemetry results of flight tests. The relative error of the results was less than 10 percent.

کلیدواژه‌ها English

Temperature contour
Space marching solvers
viscous shock layer method
Similarity of viscous boundary layer method
Surface ablation