طراحی و تحلیل عددی دهانه ورودی مافوق صوت ماخ ۳.۰

دهانه های ورودی با ساختارهای پایه دو بعدی، بخش لاینفکی از طراحی سامانه های رانشی مافوق صوت را به خود اختصاص می دهند. در تمامی موتورهای هواتنفسی مافوق صوت عملیاتی، دهانه ورودی با استفاده از شوک مایل یا چیدمانی از شوک های مایل متوالی سرعت جریان مافوق صوت دریافتی را کاهش داده و در نهایت شوک نرمال مستقر در گلوگاه جریان به زیر صوت می رساند. در این مقاله، روش عددی به منظور طراحی دهانه ورودی مافوق صوت، برای پرواز در ماخ ۳.۰ بیان، هندسه دهانه ورودی طراحی و در نهایت توسط حل کننده عددی شبیه سازی شده است. طراحی دهانه ورودی در محدوده ماخ ۳ تا ۵ بسیار چالشی است زیرا اثرات ویسکوزیته بر عملکرد رانشی سامانه بسیار محسوس است. دهانه مذکور از نوع تراکم مرکب بوده که با استفاده از ترکیب سه شیب خارجی و دیفیوزر مادون صوت، فشار استاتیک مورد نیاز را تولید می کند. ابعاد دهانه و زوایای بهینه برای بخش تراکم رانشی با استفاده از کد طراحی بدست آمده و صحت طراحی توسط شبیه سازی دقیق عددی مرتبه ۲ با دقت همگرایی ۱۰E-۰۵ اثبات شده است. علاوه بر شبیه سازی کارآیی آیرودینامیکی، مزایا و نواقص اصلی چنین ترکیبی، رشد و توسعه لایه مرزی در روی شیب ها و در طول مجرای دهانه ورودی و برهمکنش آن با شوک نرمال و همچنین مدل سازی اثر مکانیزم مکش در گلوگاه به منظور کنترل اثرات لایه کم انرژی جریان، مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت این مقاله ساختاری منسجم از طراحی و شبیه سازی و بررسی اثرات ویسکوزیته در دهانه ورودی مرکب را ارائه کرده است.

کلیدواژه ها:

Supersonic mix compression system ، multiramp inlet ، Airbreathing propulsion ، numerical simulation ، boundary layer effects ، دهانه ورودی مافوق صوت ، تراکم خارجی ، مدل سازی عددی جریان مافوق صوت ، برهمکنش شوک و لایه مرزی ، مدل سازی لایه مرزی