شبیه‌‌سازی عددی اثرات برآمدگی استوانه‌‌ای روی دماغه سرپخ مجهز به اسپایک در جریان‌‌ ماوراء صوت

مجیدی, کاوه; حججی, محمد; باقرزاده, سید امین; بهجتیان اصفهانی, امیررضا

doi:10.22034/joae.2025.379242.1151

شبیه‌‌سازی عددی اثرات برآمدگی استوانه‌‌ای روی دماغه سرپخ مجهز به اسپایک در جریان‌‌ ماوراء صوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

کاوه مجیدی ¹

محمد حججی ²

سید امین باقرزاده ³

امیررضا بهجتیان اصفهانی ⁴

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

² استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

³ دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

⁴ دانشجوی کارشناسی، گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف‌آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

10.22034/joae.2025.379242.1151

چکیده

در این مطالعه، ایده استفاده از برآمدگی استوانه‌‌ای شکل بر روی یک دماغه سرپخ مجهز به اسپایک به‌منظور کنترل ضرایب آئرودینامیکی آن در رژیم جریان ماوراء صوت معرفی شده است. مسئله مذکور با حل عددی معادلات کامل ناویر-استوکس در حالت سه‌بعدی مدل‌سازی گردیده است. سپس، به‌منظور صحت‌‌سنجی، نتایج به‌دست‌آمده با تحقیقات عددی و تجربی پیشین مقایسه شده‌‌اند. همچنین، اثرات متغیرهای مختلف شامل موقعیت و ارتفاع برآمدگی و عدد ماخ جریان آزاد بر میدان جریان، ضرایب آئرودینامیکی و شار گرمایش آئرودینامیکی بررسی‌شده‌اند. نتایج نشان می‌‌دهد که با نصب برآمدگی می‌‌توان ضرایب نیروی برآ و گشتاور را به صورت مؤثر تحت کنترل قرار داد. بعلاوه، نتایج حاکی از آن است که شانه‌‌ی دماغه بهترین مکان برای نصب برآمدگی است؛ چراکه در این حالت نه‌تنها افزایش ضرایب گشتاور و برآ بیشتر از حالت‌های دیگر است بلکه افزایش ضریب پسا نیز نسبت به حالت‌های دیگر کمتر است. همچنین، مشاهده می‌‌شود که با افزایش نسبت ارتفاع برآمدگی به قطر دماغه (H⁄D)، ضرایب برآ و گشتاور افزایش می‌‌یابد. به عنوان مثال، در عدد ماخ 75/5 ضرایب برآ و گشتاور در H⁄D برابر 3/0 نسبت به H⁄D برابر 1/0 به ترتیب تا 140 و 60 درصد افزایش یافته است. همچنین، مشاهده می‌‌شود که شار حرارتی با افزایش ارتفاع برآمدگی افزایش می‌‌یابد.

کلیدواژه‌ها

برآمدگی استوانه‌ای شکل

دماغه سرپخ

جریان ماوراء صوت

شبیه‌سازی عددی

موضوعات