مکانیک سیالات و آیرودینامیک

مکانیک سیالات و آیرودینامیک

بررسی عددی تزریق جت جانبی در جریان مادون صوت و اعتبار سنجی آن با تست تونل باد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران ،ایران
2 دانشیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران
3 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران
4 کارشناسی ارشد ، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران،ایران
چکیده
در سرعتهای کم و همچنین ارتفاعات بالا سطوح کنترلی آیرودینامیکی پرنده‌ها دارای عملکرد مناسبی نیست. تزریق جت کنترلی یکی از موارد جایگزین در این موارد است. بدلیل تزریق گاز پرسرعت در این موارد، الگوی آیرودینامیکی پرنده به شکل محسوسی دچار تغییر شده که بررسی مجدد میدان جریان را ضروری می‌سازد. در این مقاله، به بررسی عددی و تجربی اثر جت کنترلی بر ضرایب آیرودینامیکی و تغییرات فشاری بر نواحی مورد تزریق یک موشک در ماخ 5/0 پرداخته شده و تاثیر تزریق جت در این موارد اندازه گیری شده است. بررسی تجربی در تونل شامل تصویر برداری شلرین نیز بوده است. داده های تجربی از تست تونل باد در حالتهای بدون تزریق و با تزریق استخراج و با شبیه سازی عددی مقایسه شده است. در ضرایب آیرودینامیک در تزریق جت، ضریب پسا افزایش داشته و ضرایب برآ و گشتاور پیچ تغییر خاصی مشاهده نمی‌شود. نتایج نشان می‌دهد عملکرد سیستم جت کنترلی مناسب بوده و ناپایداری ایجاد شده توسط تزریق جت اندک می‌باشد و لذا می توان بخوبی از این روش برای کنترل پرنده استفاده نمود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Investigation of side Jet Injection in Subsonic Flow and Its Validation with Wind Tunnel Experiments

نویسندگان English

mostafa ghadak 1
Farhad ghadak 2
Abdolali Haghiri 3
sajjad Dorosti 4
1 Master's degree, Imam Hussein (AS) University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor، Imam Hussain University، Tehran
3 Aerospace، Assistant Professor، Imam Hussain University، Tehran
4 M.Sc، Imam Hussain University، Tehran.Iran
چکیده English

In low-speed conditions and at high altitudes, the aerodynamic control surfaces of flight vehicles often exhibit limited effectiveness. In such scenarios, lateral jet injection serves as a viable alternative for control. The high-At low speeds and high altitudes, the aerodynamic control surfaces of flight vehicles tend to perform inadequately. Jet control injection is considered an effective alternative in such conditions. Due to the injection of high-speed gas, the aerodynamic flow field around the vehicle undergoes significant changes, making it necessary to re-evaluate the flow characteristics. In this study, both numerical and experimental investigations are conducted to examine the effect of control jet injection on aerodynamic coefficients and pressure distribution in the injection regions of a missile at Mach 0.5. The experimental analysis includes Schlieren imaging in the wind tunnel. Experimental data were obtained for both injection-on and injection-off cases and compared with numerical simulations. The results indicate an increase in drag coefficient due to jet injection, while lift and pitching moment coefficients show no significant change. The findings demonstrate that the jet control system performs effectively, and the flow instabilities introduced by the injection are minimal, making this method a viable option for flight control.

کلیدواژه‌ها English

Wind tunnel testing
Sonic jet Injection
Numerical study
Aerodynamic coefficients
Side jet

Smiley face

[1] Orth RC, Funk JA. An experimental and comparative study of jet penetration in supersonic flow. AIAA J Spacecraft. 1967;4(9):1236–1242. doi:10.2514/3.29058
[2] Werle MJ, Driftmyer RT, Shaffer DG. Jet-interaction-induced separation: the two-dimensional problem. AIAA J. 1967;10(2):188–193. doi:10.2514/3.6558.arc.aiaa.org
[3] Schetz JA. Interaction shock shape for transverse injection in supersonic flow. AIAA J Spacecraft Rockets. 1970;7(2):143–149. doi:10.2514/3.29889.
[4] Brandeis J, Gill J. Experimental investigation of super- and hypersonic jet interaction on missile configurations. AIAA J Spacecraft Rockets. 1998;35(3):296–302. doi:10.2514/2.3354.
[5] Srivastava B. Aerodynamic performance of supersonic missile body- and wing tip-mounted lateral jets. AIAA J Spacecraft Rockets. 1998;35(3):278–283. doi:10.2514/2.3352
[6] Graham MJ, Weinacht P, Brandeis J, Angelini R. A numerical investigation of supersonic jet interaction for finned bodies. J Spacecraft Rockets. 2000;39(3):31–38. doi:10.2514/2.3836.researchgate.net
[7] Gnemmi P, Seller F. Interaction of a lateral jet with the projectile external flow. AIAA Paper. 2000;2000-4196. doi:10.2514/6.2000-4196.arc.aiaa.org
[8] Lee JW, Min Y, Byun H. Numerical analysis and design optimization of lateral jet controlled missile. Konkuk University, Seoul, Korea. 2005.
[9] Sun D, Jia X, Liang X. CFD research for air-to-air missile with lateral jet control. 26th International Congress of the Aeronautical Sciences. 2008.
[10] Lu FK, Dickmann DA. Topology of supersonic jet interaction flowfields at high pressure ratios. 13th International Symposium on Flow Visualization, France. 2008.
[11] Aswin G, Chakraborty D. Numerical simulation of transverse side jet interaction with supersonic free stream. Aerosp Sci Technol. 2010;14(6):442–450. doi:10.1016/j.ast.2010.02.001.
[12] Agsarioglu E, Akgul A. Numerical prediction of lateral jets for missile-like geometries. Scientific Technical Review. 2012;62(2):3–9.
[13] Desperito J. Lateral jet interaction on a finned projectile in supersonic flow. U.S. Army Research Laboratory, Aberdeen Proving Ground. 2012.
[14] Birouk M, Azzopardi BJ. Liquid jet in a subsonic gaseous crossflow: Recent progress and remaining challenges. Prog Energy Combust Sci. 2016; 29-57.
[15] Zhang X, Zhang T, Zhao M. Flow Dynamics and Mixing of a Transverse Jet in Crossflow—Part I: Steady Crossflow. J Eng Gas Turbines Power. ۲۰۱۷;۱۳۹(۸):۰۸۲۶۰۱. doi:۱۰.۱۱۱۵/۱.۴۰۳۶۰۳۶.
[16] Maikap S, Rajagopal AK. Mixing enhancement of transverse jets in supersonic crossflow using an actively controlled novel fluidic oscillator. Phys Fluids. 2024;36(2):026106. doi:10.1063/5.0184517.