بررسی تجربی اثرات تزریق جریان ثانویه بر جریان خروجی نازل همگرا - واگرا در زوایای اریب مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار هوافضا، دانشکده فنی مهندسی، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

2 مرکز تحقیقات هوافضا و تبدیل انرژی، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف‌آباد، ایران

چکیده

در این تحقیق باتوجه‌به اهمیت کنترل بردار پیشران نازل‌های اریب، اثرات تزریق ثانویه بر میزان انحراف جریان خروجی از نازل اریب همگرا - واگرا در شرایط فرا منبسط به‌صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از سه نازل اریب با زاویه اریب ۲۵، 45 و ۶۵ درجه استفاده شده است. همچنین برای کنترل جهت جریان خروجی از نازل، یک مجرای همگرا برای تخلیه جریان ثانویه به‌صورت عمود بر راستای مرکزی نازل در موقعیت 0.8 طول واگرای نازل نصب شده است. اثرات تغییر فشار سکون نازل اصلی و جریان ثانویه به همراه تغییر زاویه اریب نازل، پارامترهای اصلی مورد بررسی در این تحقیق می‌باشند. میزان انحراف جریان خروجی از نازل در شرایط مختلف از تصاویر سایه‌نگاری انجام شده، استخراج و نتایج آن ارائه شده است. نتایج نشان می‌دهد که عملکرد نازل‌های اریب با زاویه اریب پایین همراه با تزریق ثانویه بسیار مناسب بوده و میزان کنترل جریان در نازل‌های اریب تا زاویه ۴۵ درجه ، بسیار مطلوب تر از نازل های با زاویه اریب بالا می باشد. با افزایش زاویه اریب ، عملکرد نازل به‌شدت کاهش یافته، به‌طوری‌که میزان کاهش انحراف جریان در نازل اریب ۴۵ درجه نسبت به نازل اریب 25 درجه نزدیک به ۳ درصد بوده در حالی که این انحراف در نازل اریب ۶۵ درجه تا ۸۳ درصد کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


[1].       M. Babaeyan and M. Hojaji, "Experimental investigation of the penetration effects of opposite dual protuberances on thrust vector of a supersonic CD nozzle,” Modares Mechanical Engineering, vol. 19, no. 7: pp. 1741-1750, 2019.
[2].       Fleeman, E. L., “Tactical missile design,” American Institute of Aeronautics and Astronautics Reston, VA. Vol. 468, 2006.
[3].       R. D., Guhse, “An experimental investigation of thrust vector control by secondary injection,” PURDUE UNIV LAFAYETTE IN. 1965.
[4].       L. Li, et al., “Evaluation of fluidic thrust vectoring nozzle via thrust pitching angle and thrust pitching moment,” Shock Waves, vol. 27, no. 1, pp. 53-61, 2017.
[5].       J. Wu and T. H. New, “An investigation on supersonic bevelled nozzle jets,” Aerospace Science and Technology, vol. 63, pp. 278-293, 2017.
[6].       D. M. Mokhtari Hojaji and M. Afrand, “Experimental investigation of the effect of cylindrical protuberance with different penetration the thrust vector a CD nozzle in supersonic regime,” Modares Mechanical Engineering. vol. 19, no. 5, pp. 1145-1154, 2019.
[7].       D. Mokhtari, “Experimental study of effect of obstacle presence and its geometry on thrust vector and outlet jet in a convergent-divergent micro nozzle,” Modares Mechanical Engineering, vol. 20, no. 5, pp. 1211-1221.
[8].       M. R. “Experimental investigationof the influence of transverse dual protuberances on the thrust vector of a supersonic CD nozzle. Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics, vol. 31, no. 1, pp. 139-154, 2020.
[9].       زاهدزاده، م., م. زاهدزاده، و م. قلم باز, «مطالعه عددی تاثیر نوع گاز پاشش شده بر کنترل بردار پیشرانش توسط پاشش ثانویه در شیپوره موتورموشک،» در شانزدهمین کنفرانس بین المللی انجمن هوافضای ایران، 1395.
[10].     زاده، ز., ق. باز و محمد. «مطالعه عددی پاشش دو جریان ثانویه در شیپوره جهت کنترل بردار پیشرانش یک موتور موشک». مجله علمی تخصصی مهندسی مکانیک تبدیل انرژی, 2017. 3(4)، ص 17-25.
[11].     M. Salehifar et al., “CFD modeling for flow field characterization and performance analysis of HGITVC”. Applied Thermal Engineering, vol. 103, p. 291-304, 2016.
[12].     D. Mokhtari, M. Hojaji and M. Afrand, “Experimental investigation of the effect of cylindrical protuberance with different penetration the thrust vector a C-D nozzle in supersonic regime,” Modares Mechanical Engineering, vol. 19, no. 5, pp. 1145-1154, 2019.
[13].     P. S. Tide and K. Srinivasan, “Novel chevron nozzle concepts for jet noise reduction. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering,. vol. 223, no. 1, pp. 51-67, 2009.
[14].     A. Nageswara Rao and A. Kushari, “Underexpanded supersonic jets from elliptical nozzle with aft deck”, Journal of Propulsion and Power, vol. 36, no. 1, pp. 138-152, 2020.
[15].     J. Lilley, “Design and optimization of propulsion systems employing scarfed nozzles,” Journal of Spacecraft and Rockets, vol. 23, no. 6, pp. 597-604, 1986.
[16].     K. M. Aikens, G. A. Blaisdell and A. S. Lyrintzis, “Analysis of converging-diverging beveled nozzle jets using large eddy simulation with a wall model," In 53rd AIAA Aerospace Sciences Meeting. 2015.
[17].     R. W. Powers and D. K. McLaughlin, “Acoustics measurements of military-style supersonic beveled nozzle jets with interior corrugations”. International Journal of Aeroacoustics, vol. 16, no. 1-2, pp. 21-43, 2017.
[18].     T. H. New and H. M. Tsai, “Experimental investigations on indeterminate-origin V- and A-Notched Jets,” AIAA Journal,. Vol. 45, no. 4, pp. 828-839, 2007.
[19].     P. Behrouzi, J. McGuirk and C. Avenell, “Effect of scarfing on rectangular nozzle supersonic jet plume flow characteristics,” AIAA Journal, vol. 56, no. 1, pp. 301-315, 2018.
[20].     H. Bazdar, D. Toghraie, F. Pourfattah, O. Ali Akbari, H. M. Nguyen, M. Asadi, “Numerical investigation of turbulent flow and heat transfer of nanofluid inside a wavy microchannel with different wavelendhts,” Journal of Thermal Analysis and calorimetry, vol. 139, pp. 2365-2380, 2020.
[21].  H. Aratesh, R. Mashayekhi, M. Ghaneifar, D. Toghraei and M. Afrand, “Heat transfer enhancement in a counter-flow sinusiodal parallel-plate heat exchanger partially filled with porosu media using metal foam in channes divegent sections,” Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, vol. 141, pp.1669-1685, 2020.
[22].   A. Moraveji, D. Toghraei. “Computational fluid dynamics simulation of heat transfer an dfluid flow characteristics in the various parameters,” International Journal of Heat and Mass Transfer, vol.113, pp. 432-443, 2017.