مطالعه عددی تأثیرات میدان مگنتوهیدرودینامیک بر جدایش جریان ناشی از موج شوک انعکاسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگاه هوا فضا

2 پژوهشگاه هوافضا

3 پژوهشکده هوافضا

چکیده

در فرآیند تشکیل موج شوک انعکاسی، جدایش جریان در محل انعکاس، یک پدیده متداول است. این پدیده که به جدایش جریان القایی از شوک معروف است، در برخی موارد منجر به وقوع اتفاقات نامطلوب مانند کاهش حجم و اختلال در جریان هوای ورودی به موتورهای رم‌جت و اسکرمجت می‌شود. لذا سعی می‌شود به روش‌های کنترل جریانی مختلف این اثرات نامطلوب کاهش یابد.در تحقیق حاضر به‌وسیله مگنتوهیدرودینامیک که یکی از روش‌های پیشرفته کنترل جریان فعال است، با شتاب‌دهی به لایه مرزیبه‌وسیله نیروی لورنتس، حباب جدایش کوچک می‌شود. هدف این پژوهش مطالعه عددیتأثیرات این روش بر جدایش ناشی از موج شوک انعکاسیو همچنین زاویه موج شوک است. شبیه‌سازی در شرایط دوبعدی به ازای اعداد هارتمن مختلف انجام و تأثیرات آن بر مشخصات جریان مانند فشار، سرعت و خطوط جریان بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که اعمال میدان مگنتوهیدرودینامیک می‌تواندبه‌طور قابل توجهی گرادیان فشار معکوس و جریان گردابه‌ای را کاهش داده و اندازه حباب جدایش را 40 درصدکوچک کند.علاوه برآن اعمال این میدان زاویه شوک را کمتر کرده که منجر به حرکت رو به جلو حباب جدایش تا حدود 2 درصد طول کانال شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical Study of the Effects of Magnetohydrodynamic Field on Shock-Induced Flow Separation

نویسندگان [English]

  • s.arash s. shams 1
  • Ahmad Ghanbari motlagh 2
  • Soheila Abdolahipour 2
  • seyed arash seyed shams taleghani 3
1 استاد
2 ARI
3
چکیده [English]

In the process of forming a reflective shock wave, the separation of the flow in the reflection site is a common phenomenon. This phenomenon, known as the shock-induced flow separation, sometimes leads to undesirable effects such as reducing the volume and disrupting the flow of air into the ramjet and scrarmjet engines. Therefore, we try to reduce these undesirable effects by different flow control methods. Magnetohydrodynamics is one of the advanced methods for controlling the flow, which shrinks the bubble separation by accelerating to the boundary layer by Lorentz force. The purpose of this research is the numerical study of the effects of this method on the separation caused by the reflection shock wave. The simulations are performed in two-dimensional conditions for different Hartmann numbers and the effects on flow characteristics such as pressure, velocity and flow stream line are investigated. The results indicate that the application of the magnetohydrodynamic field can significantly reduce the adverse pressure gradient and the vortex flow, and it can also reduce the size of the separation bubble by 40% and increase the skin friction coefficient by increasing the wall shear stress. Moreover, the application of the magnetohydrodynamic field can change the shock angle, causing the separation bubble to move forward by about 2% of the channel length.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Magnetohydrodynamic
  • flow control
  • Reflective shock wave
  • flow separation

مراجع

  1. Anderson, J.D. “Modern Compressible Flow With Historical Perspective”, Mc Graw Hill. Series in Aeronautical and Aerospace Engineering,Maryland,USA,##
  2. Balasubramanian, R.and Krishnamurth, R.“Mitigation of Shock-induced Flow Separation Using Magnetohydrodynamic Flow Control”,Sadhana,Vol. 42, no. 3, pp. 379–390, 2017.##
  3. Liu, Q., Baccarella, D.,Lee, T., Hammack, S., Carter, C.D.and Do, H. “Influences of Inlet Geometry Modification on Scramjet Flow and Combustion Dynamics”,J. Propul. Power, Vol. 33, no. 5, pp. 1179–1186, 2017.##
  4. Waltrup, P.J. and Billig, F.S. “Structure of Shock Wave in Cylindrical Ducts” AIAA J, Vol. 11, no. 10,pp. 1404–1408 ,1973.##
  5. Su, W.Y.,Chang, X.Y.and Zhang, K.Y. “Effects of Magnetohydrodynamic Interaction-Zone Position on Shock-Wave/Boundary-Layer Interaction”, J. Propul Power,Vol. 26, no. 5, pp. 1503–1508,2010.##
  6. John, J. andKeith, T. “Gas Dynamic”,3rd Ed, Pearson,Flint, USA ,2006.##
  7. Giepmana, R.H.M.,Schrijer, F.F.J. and Oudheusden, B.W. “Flow Control of an Oblique Shock Wave Reflection with Micro-Ramp Vortex Generators: Effects of Location and Size”, Fluids,Vol. 26, no. 6, pp. 066101-16, 2014.##
  8. Udagawa, K., Kaminaga, S.and Asano, H. “MHD Boundary Layer Flow Acceleration Experiments”,37th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference, American Institute of Aeronautics and Astronautics,USA, 2006.##
  9. Zaidi, S.H., Smith, T., Macheret, S.O. and Miles, R.B. “Snowplow Surface Discharge in Magnetic Field for High Speed Boundary Layer Control”,44th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, pp. 1006, USA, 2006.##
  10. Kalra, C.S., Shneider, M.N.and Miles, R.B. “Numerical Study of Shockwave Induced Boundary Layer Separation Control Using Plasma Actuators”,46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, pp. 1095, USA, 2008.##
  11. Kalra, C., Zaidi, S.H., Alderman, B.J.and Miles, R.B. “Non-Thermal Control of Shock-Wave Induced Boundary Layer Separation Using Magneto-Hydrodynamics”,38th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference In Uonjunction with the 16th International Conference on MHD Energy Conversion, pp. 4138, USA, 2007.##
  12. Kalra, C., Zaidi, S.H., Alderman B.J., Miles, R.B. and Murty, Y.V. “Magnetically Driven Surface Discharges for Shock-Wave Induced Boundary-Layer Separation Control”,45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, pp. 222,USA, 2007.##
  13. Saito, S., Udagawa, K., Kawaguchi, K., Tomioka, S. and Yamasaki, H. “Boundary Layer Separation Control by MHD Interaction”,46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit,pp. 1091, USA, 2008.##
  14. Kalra, C.S., Shneider, M.N. and Miles, R.B. “Numerical Study of Boundary Layer Separation Control Using Magnetohydrodynamic plasma Actuators”,Phys. Fluids, Vol. 21, no. 10, pp.106101. 2009.##
  15. Changbing, S.,Yinghong, L.,Bangqin, C.,Jian, W.,Jun, C. and Yiwen, L. “MHD Flow Control of Oblique Shock Waves Around Ramps in Low-temperature Supersonic Flows” Chinese J. Aeronaut, Vol. 23, no.1, pp. 22–32,2010.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 آبان 1398
  • تاریخ بازنگری: 01 اسفند 1398
  • تاریخ پذیرش: 08 تیر 1399
  • تاریخ انتشار: 08 آذر 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار