مطالعه تجربی و شبیه سازی عددی سه بعدی تاثیر نسبت فشار بر بازده واگرایی جریان یک نازل آیرواسپایک خطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی هوافضا - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - تهران - ایران

2 گروه مهندسی هوافضا - دانشکده مهندسی هوافضا و فناوریهای نوین - دانشگاه شهید بهشتی - تهران - ایران

10.22034/er.2024.2025793.1045

چکیده

در این مطالعه تاثیر نسبت فشار نازل بر بازدهی واگرایی یک نازل آیرواسپایک خطی به طور تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به جهت مقایسه با نازل های متداول یک نازل مخروطی با شرایط طراحی مشابه نازل آیرواسپایک استفاده شد. نازل های مورد استفاده از نوع نازل های صفحه ای بوده که جریان مافوق صوت خروجی از آنها توسط تکنیک تصویربرداری شیلیرن مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه تصاویر تجربی شیلیرن با نتایج حل عددی صحت شبیه سازی عددی سه بعدی انجام گرفته را نشان داد. تاثیر نسبت فشار نازل بر توزیع نواحی جریان مافوق صوت خروجی نازل مشاهده شد. نتایج نشان داد انحراف جریان از حالت محوری با افزایش نسبت فشار از میزان ۳ تا ۹ برای نازل مخروطی سه برابر بیشتر از نازل آیرواسپایک است. همچنین با بهره گیری از رابطه بازدهی واگرایی نشان داده شد که بازدهی نازل آیرواسپایک تغییرات کمتری با تغییرات نسبت فشار دارد و در مقادیر بسیار کمتر از نسبت فشار طراحی نیز دارای بازدهی مطلوب حدود ۹۸ درصد می باشد. تطبیق پذیری نازل آیرواسپایک خطی در تغییرات نسبت فشار نسبت به نازل مخروطی بیشتر بوده به طوری که کاهش نسبت فشار به میزان نیمی از نسبت فشار طراحی در نازل مخروطی سبب کاهش بازدهی واگرایی تا ۱۰ درصد می شود در حالی که این میزان برای نازل آیرواسپایک کمتر از ۳ درصد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study and 3D numerical simulation of the effect of pressure ratio on flow divergence efficiency of a linear aerospike nozzle

نویسندگان [English]

  • N Heshmati 1
  • Zahra Hosseinipour 2
1 Faculty of Aerospace Engineering of K. N. Toosi University of Technology - Tehran - Iran
2 Faculty of Aerospace Engineering and New Technologies - Shahid Beheshti University - Tehran - Iran
چکیده [English]

In this study, the effect of the nozzle pressure ratio on the divergence efficiency of a linear aerospike nozzle has been investigated experimentally and numerically. To compare with conventional nozzles, a conical nozzle with the same design conditions as the Aerospike nozzle was used. The used nozzles are the type of plate nozzles, and the supersonic flow coming out of them was investigated by Schilleren's imaging technique. The comparison of Schilleran's experimental images with the results of the numerical solution showed the accuracy of the three-dimensional numerical simulation. The effect of the nozzle pressure ratio on the distribution of the supersonic flow areas of the nozzle outlet was observed. The results showed that the deviation of the flow from the axial mode with increasing the pressure ratio from 3 to 9 for the conical nozzle is three times more than the Aerospike nozzle. Also, by using the divergence efficiency relationship, it was shown that the efficiency of the Aerospike nozzle has fewer changes with changes in pressure ratio, and in values much lower than the design pressure ratio, it has a favorable efficiency of about 98%. The adaptability of the linear aerospike nozzle in changes in the pressure ratio is greater than that of the conical nozzle, so that reducing the pressure ratio by half of the design pressure ratio in the conical nozzle reduces the divergence efficiency by 10%, while this amount for the aerospike nozzle is less than 3 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nozzle
  • supersonic flow
  • Conical nozzle
  • Aerospike nozzle
  • Nozzle divergence efficiency

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 15 اردیبهشت 1403
  • تاریخ دریافت: 13 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری: 09 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 15 اردیبهشت 1403