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

قدک, مصطفی; قدک, فرهاد; حقیری, عبدالعلی; درستی, سجاد

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

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مصطفی قدک ¹

فرهاد قدک ²

عبدالعلی حقیری ³

سجاد درستی ⁴

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. به دلیل تزریق گاز پرسرعت در این موارد، الگوی آئرودینامیکی 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 آئرودینامیکی و تغییرات فشاری بر نواحی مورد تزریق یک موشک در ماخ 5/0 پرداخته‌شده و تأثیر تزریق جت در این موارد اندازه‌گیری‌شده است. بررسی تجربی در تونل شامل تصویربرداری شلرین نیز بوده است. داده‌های تجربی از تست تونل باد در حالت‌های بدون تزریق و با تزریق استخراج و با شبیه‌سازی 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 ایجادشده توسط تزریق جت اندک است و لذا می‌توان به‌خوبی از این روش بر آی کنترل پرنده استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

تست تونل باد

تزریق جت کنترلی

مطالعات عددی

ضرایب آئرودینامیکی

جت جانبی

20.1001.1.23223278.1404.14.2.2.7

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

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

[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.