ارزیابی دقت روش های نیمه تجربی و عددی در تخمین ضرایب آیرودینامیک بال مثلثی ماهواره بر هواپایه

در این مقاله به اهمیت برآورد صحیح رفتار آیرودینامیکی بال مثلثی در مرحله طراحی مفهومی یک موشک ماهواره بر هواپایه پرداخته شده و چندین روش تخمین و محاسبه ضرایب آیرودینامیکی بررسی و دقت این روشها سنجیده شده است. نرم افزارهای علمی و تجاری و نیز فلوئنت بعنوان شیوه های مختلف در دسترس انتخاب و از هندسه مشابه بال مثلثی نصب شده بر روی ماهواره بر هواپایه پگاسوس به عنوان الگو استفاده شده است. ویژگی متمایز این بال، عدم استفاده از تونل باد در روند طراحی آن و پرواز در گستره وسیعی از جریانها میباشد. با توجه به اینکه پارامترهای متعددی از جمله ضرایب نیرو و ممان آیرودینامیکی، مشتقات پایداری و کنترل، ضرایب بارگذاری بر روی سازه بال و ضریب انتقال حرارت بال مورد نیاز است، لذا توانمندی روشهای مختلف در تخمین و محاسبه ضرایب آیرودینامیکی بعنوان مهمترین پارامترهای موثر بر رفتار سیستم، ارزیابی شده و در هر رژیم جریان، نرم افزار یا تکنیک حل مناسب معرفی شده است. با توجه به قدرت و ظرفیت سامانه پردازش موازی در دسترس، تکنیکهای متفاوت CFD باهم مقایسه شده است. دقت روشهای حل معادلات میانگین رینولدز (RANS) و معادلات اویلر بر اساس مقایسه با نتایج حاصل از DES سنجیده شده که محدوده های اعتبار و صحت این شیوه های ساده تر نیز پیشنهاد شده است. نتایج کلی حاصل، نشان دهنده مزیت نسبی روشهای CFD بر نرم افزارهای صنعتی و کدهای نیمه تجربی است. نرم افزارهای صنعتی و کد نیمه تجربی عمدتا در محدوده خطی یا زوایای حمله کوچک، پاسخ های مطلوب ارایه میدهند.

کلیدواژه ها:

Delta wing ، Air launch-to-orbit ، Aerodynamic Performance ، Semi-empirical ، CFD ، بال مثلثی ، ماهواره بر هواپایه ، ضرایب آیرودینامیکی ، روش نیمه تجربی ، دینامیک سیالات محاسباتی