اثرات مکش لایه مرزی ضخیم شده بر کارایی دهانه ورودی ماوراء صوت

در این مقاله دهانه سه بعدی ماوراء صوت برای دریافت جریان در ماخ ۵.۰ طراحی و مورد شبیه سازی قرار گرفته است. چهارچوب اصلی این مطالعه، شبیه سازی عددی سه بعدی مرتبه ۲ با دقت ۱۰-۶ است که اثرات لایه مرزی به شدت توسعه یافته از بالادست جریان را بر روی کارآیی سامانه با استفاده از سه ساختار مجزای پایه ، مورد ارزیابی قرار داده است. طرح پایه دهانه ورودی مذبور متشکل از سطح تراکمی با دو شیب خارجی و مجرای مافوق صوت است که با کاستن از سرعت جریان آن را به محدوده ماخ ۲.۰ نزدیک می کند. موثرترین فاکتور در کیفیت جریان دریافتی و عملکرد دهانه ورودی در رژیم ماوراء صوت، لایه مرزی بر روی بدنه است که مکش آن به درون دهانه، مشکلات زیادی از جمله، ایجاد گرادیان شدید حرارتی در مقاطع مخالف دهانه ورودی و کاهش ضریب بازیابی فشار را ایجاد می کند. این لایه که محتوای انرژی جنبشی آن کمتر از بخش آزاد جریان است، پس از شوک کمانی در دماغه و یا لبه حمله ایجاد می شود و کسر قابل توجهی از جرم ورودی به دهانه را اشغال می کند . استفاده از مدل توربولانسی k-ω در حل عددی تخمینی مناسب از کیفیت این لایه ارائه کرده است و در متن حاضر، اثرات برهمکنش شوک و لایه مرزی، ساختار شوک ها، خصوصیات جریان در انتهای دیفیوزر و همچنین اثر استفاده از دیواره جانبی در انتهای سطوح تراکمی بر عملکرد دهانه به عنوان اهداف اصلی شبیه سازی عددی مطرح و نتایج مربوطه مورد بررسی قرار گرفته است.

کلیدواژه ها:

Hypersonic inlet ، effects of boundary layer ، hypersonic aerodynamics ، external compression system ، دهانه ورودی ماوراء صوت ، اثرات لایه مرزی ، شبیه سازی سه بعدی ، آئرودینامیک ماوراء صوت ، تراکم خارجی