مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی دهانه ورودی سه بعدی با استفاده از الگوی جریان شوک

نویسندگان
1 چین، نانجینگ، دانشگاه هوا و فضای نانجینگ
2 تهران- خ آزادی- دانشگاه صنعتی شریف- دانشکده مهندسی هوافضا
3 تهران- خ آزادی-دانشگاه صنعتی شریف- دانشکده مهندسی هوافضا
چکیده
یکپارچه‌سازی دهانه ورودی با بدنه هواپیما و پشتیبانی بهینه سامانه رانش هواتنفسی توسط دهانه، یکی از چالش برانگیزترین مسائل مرتبط با طراحی هواپیما و کارآیی رانشی است. غیرمنعطف بودن دانش مکانیک سیال از یکسو و قیود عملکردی سیستم هوا تنفسی از سوی دیگر مانع از توسعه و تغییر سریع ساختار دهانه ورودی شده است. یکی از مهمترین قیود هندسیِ تاثیرگذار در طراحی دفیوزر، تغییر شکل بهینه مقطع ورودیِ دهانه از ساختار غیر دایروی در مقطع ورودی به ساختار کاملا دایروی در صفحه کمپرسور است. از آنجایی که یکپارچه‌سازی دهانه با بدنه هواپیما نیازمند استفاده از مقاطع غیر دایروی در هندسه ورودیِ دهانه است، الگوریتمِ توسعه سطح داخلی دفیوزر بر اساس اتصال مقطع غیر‌دایروی به یک مقطع دایروی و بهینه‌سازی آن نقش کلیدی در کارآیی گاز-دینامیکی سامانه مکش بازی می‌کند. این مسئله در دهانه ورودی مافوق صوت بسیار با اهمیت‌تر است. در این مقاله شیوه طراحی دهانه ورودی با استفاده از روش معکوس در میدان حاصل از شوک در ماخ 1.6 ارائه و مدل هندسی حاصل به صورت عددی شبیه‌سازی شده است. در این روش گوشه‌های دهانه وردی مستطیلی به گونه‌ای گرد می‌شوند که تغییری در ساختار شوک مایل سطح تراکمی ایجاد نشود. به عبارت دقیق‌تر بخش گرد شده نیز جزءی از سطح تراکمی سه بعدی خواهد بود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design of Supersonic Inlet Based on Shock Wave

نویسندگان English

Eiman Bondar Saheby 1
Ghader Olyaei 2
Azadeh Kebriaee 3
چکیده English

Integration of airframe and propulsion system is one of the most challenging steps in flight vehicle design cycles. In this paper, a three-dimensional supersonic inlet based on the wave-derived geometry technique has been designed and analyzed. Although the considered method was created for hypersonic forbodies, the idea is fully operational for the low supersonic inlet design at Mach 1.6. The inlet concept in this paper is formed from predefined profile elements which are used to generate the three-dimensional geometry in an oblique shock pattern. By this approach, the curved corner of the inlet entrance edge can generate the same shock as the main compression surface and also these curved surfaces provide the optimum transition between entrance geometry and compressor face which is important for the airflow quality and propulsive efficiency. The new concept has been validated by a series of accurate CFD simulations with completely structural grid domains. The major inlet's performance factors like total pressure recovery, flow distortion and mass flow capture ratio are calculated. The concept and it's accurate numerical simulations create a baseline for more advanced designs and researches about the three-dimensional inlets and geometry transition techniques between the different sections of duct.

کلیدواژه‌ها English

Three dimensional supersonic inlet
Wave-derived geometry
Numerical simulation
Airbreathing propulsion
subsonic diffuser