بررسی عددی تاثیرات موقعیت چشمة حرارتی بر روی عملکرد یک ورودی هوای فراصوتی از نوع تراکم ترکیبی

بررسی عملکرد ورودی یکی از حوزه‌های بسیار مهم در طراحی آیرودینامیکی وسایل پرنده است. در این پژوهش عملکرد یک ورودی فراصوتی تقارن‌محوری با تراکم ترکیبی که برای عدد ماخ 2 طراحی شده است، در زاویه حملة صفر درجه بررسی شده و سپس با اعمال یک چشمة حرارتی و تغییر موقعیت آن، تاثیر چشمه بر عملکرد ورودی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه‌سازی عددی جریان توسط یک کد دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده که در آن معادلات با استفاده از روش صریح، گسسته شده‌اند. برای اعتبارسنجی شبیه‌سازی عددی، از نتایج تجربی بدست آمده در آزمایش‌های تونل باد انجام شده در دانشگاه امام حسین )ع( استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که چنانچه چشمة حرارتی در موقعیت مناسب قرار گیرد، تاثیر مطلوبی بر سه پارامتر بازیافت فشار کل، نسبت دبی جرمی و ضریب پسای ورودی دارد. همچنین همچنین نسبت پس‌فشار بحرانی افزایش  یافته که باعث می‌شود محدودة کارکردی ورودی گسترش یابد. اما اعوجاج جریان نیز به مقدار جزئی زیاد می‌شود. در عدد ماخ طراحی و در شرایط بحرانی، حدود 68 / 9 درصد افزایش بازیافت فشار کل، 6/ 26 درصد کاهش ضریب پسا، 16 / 16 درصد افزایش نسبت دبی جرمی، 7/ 8 درصد افزایش نسبت پس‌فشار بحرانی و 13 / 17 درصد افزایش اعوجاج جریان ورودی مشاهده شده است.

Computational Investigation of the Effects of Heat Source Position on the Performance of a Mixed Compression Supersonic Intake

Investigation of the intake performance is one of the most important topics in the aerodynamic design of the aerial vehicles. In this study, the performance of a supersonic axisymmetric mixed compression intake, which was designed for the free stream Mach number of 2, has been investigated at zero degrees angle of attack. Then by applying a heat source and changing its position, the effects of this source on the intake performance have been studied. The flow has been simulated by a computational fluid dynamics code. The experimental results which were achieved in the wind tunnel at Imam Hossein University have been used to validate the numerical simulation. Results show that a heat source located at the proper location could have desirable effects on the total pressure recovery, mass flow ratio and drag coefficient of the intake. The critical back pressure ratio also increases, which widens the intake operating region. However, the flow distortion will increase a bit. At the design Mach number and critical condition, 9.68% increase in total pressure recovery, 26.6% decrease in drag coefficient, 16.16% increase in mass flow ratio, 8.7% increase in critical back pressure ratio and 17.13% increase in flow distortion have been observed.