مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی دقت روش های نیمه تجربی و عددی در تخمین ضرایب آیرودینامیک بال مثلثی ماهواره بر هواپایه

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس تهران
2 تهران، بزرگراه آل احمد، دانشگاه تربیت مدرس، دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک
3 دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله به اهمیت برآورد صحیح رفتار آیرودینامیکی بال مثلثی در مرحله طراحی مفهومی یک موشک ماهواره بر هواپایه پرداخته شده و چندین روش تخمین و محاسبه ضرایب آیرودینامیکی بررسی و دقت این روشها سنجیده شده است. نرم افزارهای علمی و تجاری و نیز فلوئنت بعنوان شیوه های مختلف در دسترس انتخاب و از هندسه مشابه بال مثلثی نصب‌شده بر روی ماهواره بر هواپایه پگاسوس به‌عنوان الگو استفاده شده است. ویژگی متمایز این بال، عدم استفاده از تونل باد در روند طراحی آن و پرواز در گستره وسیعی از جریانها میباشد. با توجه به اینکه پارامترهای متعددی از جمله ضرایب نیرو و ممان آیرودینامیکی، مشتقات پایداری و کنترل، ضرایب بارگذاری بر روی سازه بال و ضریب انتقال حرارت بال مورد نیاز است، لذا توانمندی روشهای مختلف در تخمین و محاسبه ضرایب آیرودینامیکی بعنوان مهمترین پارامترهای موثر بر رفتار سیستم، ارزیابی شده و در هر رژیم جریان، نرم افزار یا تکنیک حل مناسب معرفی شده است. با توجه به قدرت و ظرفیت سامانه پردازش موازی در دسترس، تکنیکهای متفاوت CFD باهم مقایسه شده است. دقت روشهای حل معادلات میانگین رینولدز (RANS) و معادلات اویلر بر اساس مقایسه با نتایج حاصل از DES سنجیده شده که محدوده های اعتبار و صحت این شیوه های ساده تر نیز پیشنهاد شده است. نتایج کلی حاصل، نشان دهنده مزیت نسبی روشهای CFD بر نرم افزارهای صنعتی و کدهای نیمه تجربی است. نرم افزارهای صنعتی و کد نیمه تجربی عمدتاً در محدوده خطی یا زوایای حمله کوچک، پاسخ های مطلوب ارایه میدهند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Accuracy Evaluation of Semi-empirical and Numerical Methods in Estimation of Aerodynamic Coefficients for air-launch-to-orbit delta wing

نویسندگان English

mohammad aelaei 1
Fathollah Ommi 2
Saeed Karimian aliabadi 3
1 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
2 Tarbiat Modares University, Jalal Ale Ahmad Highway, P.O.Box: 14115-111, Tehran, Iran
3 Modares university
چکیده English

In this paper, the importance of accurate estimation of the aerodynamic performance of delta wing has been mentioned. Some available and conventional methods of estimating the aerodynamic coefficients composed of CFD methods and industrial and commercial software have been selected and for comparison, a wing similar to delta wing mounted on Pegasus Air-launch-to-orbit missile as a template is being selected. The reason for this selection, mainly is the lack of wind tunnel in design process and flying in a wide range of flow regimes. As many parameters may be utilized in design process such as the aerodynamic force and moment coefficients, stability derivatives, heat transfer coefficient and the structural loading parameters are being required. In this study, the accuracy of the results of different methods in estimating the force and moment coefficients, as the most significant quantities for performance analysis, at any flow regime has been checked and the suitable method has been introduced in terms of the flight condition. With respect to available parallel processing system, different CFD methods are compared together. Then validity of solution of Reynolds-averaged equations (RANS) and Euler method have been evaluated based on the comparison by DES solutions. Therefore, the valid intervals of the subsequent methods have been presented. Results are indicating the advantage of computational methods to industrial and semi-empirical software. Semi-empirical code and industrial software are shown satisfactory for computation in the linear range i.e. the small angle of attacks.

کلیدواژه‌ها English

Delta wing
Air launch-to-orbit
Aerodynamic Performance
Semi-empirical
CFD