مطالعه پارامتری آگمنتور تراست موتور پالس‌جت در رژیم جریان تراکم‌پذیر با عدد ماخ پایین با استفاده از شبیه‌سازی عددی غیردائم

موتور پالس‌جت به دلیل ساختار ساده، وزن کم و هزینه پایین تولید، همواره مورد توجه محققان حوزه پیشرانه‌های هوایی بوده است. در این پژوهش، بهینه‌سازی پارامتری آگمنتور در خروجی یک موتور پالس جت انجام گرفت. برای این هدف، ابتدا، شبیه‌سازی عددی عملکرد یک موتور پالس‌جت دارای دریچه ورودی به‌صورت گذرا و تقارن محوری در شرایط پروازی با استفاده از نرم‌افزار انسیس فلوئنت بررسی شد. از مدل k-ω sst برای مدل‌سازی آشفتگی استفاده شد و فرایند احتراق به‌صورت منبع انرژی حجمی لحاظ گردید. مقطع مناسب در پائین‌دست موتور برای محاسبه صحیح نیروی خالص پیشرانش با استفاده از معادله مومنتوم انتخاب شد. شبیه‌سازی‌ها در چند سیکل متوالی انجام گرفت تا نوسانات پارامترهای جریانی و عملکردی موتور به‌صورت نوسانی هارمونیک تبدیل شود و سپس، مقدار نیروی پیشرانش در بازه سه سیکل انتهائی متوسط‌گیری زمانی شد. در ادامه، با فرض آگمنتور استوانه‌ای و پارامتری کردن هندسه آن، تاثیر سه پارامتر کلیدی فاصله آگمنتور از خروجی موتور، و همچنین قطر و طول آگمنتور روی افزایش میزان نیروی پیشرانش مورد بررسی قرار گرفت. درنهایت، تحلیل دقیق رفتار آیرودینامیکی موتور در حالت با و بدون آگمنتور ارائه شد. نتایج نشان داد آگمنتور بهینه با مکش هوای محیط اطراف موتور و تقویت مومنتوم خروجی، منجر به افزایش 170 درصدی نیروی پیشرانش نسبت به حالت بدون آگمنتور می‌شود.

parametric study of the thrust augmentor of a pulsejet engine in a low-mach-number compressible flow regime using unsteady numerical simulation

the pulsejet engine has always attracted the attention of researchers in the field of air-breathing propulsion due to its simple structure, low weight, and inexpensive manufacturing process. in this study, a parametric optimization was performed on an augmentor installed at the exhaust of a pulsejet engine. to this end, a transient axisymmetric numerical simulation of a valved pulsejet engine under flight conditions was carried out using ansys fluent. the k–ω sst turbulence model was employed to capture the flow behavior, and the combustion process was modeled as a volumetric energy source. a suitable downstream section of the engine was selected to accurately compute the net thrust using the momentum equation. simulations were conducted over multiple consecutive cycles until the flow and performance parameters exhibited harmonic oscillations. the thrust was then time-averaged over the final three cycles. subsequently, assuming a cylindrical augmentor and parameterizing its geometry, the effects of three key parameters including the augmentor’s distance from the engine exit, its diameter and its length, on the thrust augmentation were investigated. finally, a detailed aerodynamic analysis of the engine, with and without the augmentor, was presented. the results demonstrated that the optimized augmentor, by entraining ambient air and enhancing the exhaust momentum, increased the net thrust by approximately 170% compared to the configuration without an augmentor.