کاهش میزان افت فشار دهانه ورودی هوای اس‌شکل با بهینه‌سازی به روش الحاقی

کانال ورودی هوا یکی از اجزای اصلی سیستم‌های پیشران هواتنفسی است که وظیفه اصلی آن تامین جریان هوای مورد نیاز موتور به ‌صورت یکنواخت می‌باشد. در پژوهش حاضر به بهینه‌سازی یک مجرای اس‌شکل جهت ورودی هوای مورد استفاده در موشک‌های کروز پرداخته شده است. با استفاده از ابزار بهینه‌سازی الحاقی موجود در نرم‌افزار فلوئنت، در ابتدا روش حل به کمک نتایج آزمون یک مجرای ورودی هم‌کلاس صحه‌گذاری شده است. در صحه گذاری مورد نظر، فشار بازیافت با روش حاضر برابر 0.96 درصد شده که همخوانی خوبی با نتایج حاصل از روش تجربی دارد. در ادامه، مدل‌سازی عددی جریان هوا در مجرای اس شکل موجود انجام شده و سپس با حل عددی معادلات الحاقی، حساسیت تغییرات تابع هدف نسبت به تغییر شکل دیواره ورودی هوا محاسبه شده است. با توجه به قیود هندسی، هدف از بهینه‌سازی، دستیابی به هندسه‌ای می باشد که با کمترین تغییرات ابعادی بتواند افت فشار کل را حداقل کرده و دبی موردنیاز را تامین نماید. در پژوهش حاضر با بهینه‌سازی به روش الحاقی ضمن حذف ناحیه جدایش جریان، می توان شاهد افت فشار کل از 4.6 درصد به 3 درصد، در طول دهانه ورودی و همچنین رشد دبی هوا از 5.1 به 6.5 کیلوگرم بر ثانیه بود.

Reduced pressure drop in the air inlet of a cruise missile using adjoint optimization

The air inlet is one of the main components of propulsion systems, whose main task is to supply the required airflow uniformly.This study aims to optimize an Stype inlet used in cruise missiles. The adjoint optimization tools available in fluent software are used for this purpose. In the first step, the method has been validated experimentally. The recovered pressure for the present study is 0.96 %, which has a good agreement with the results from the empirical method In the following, numerical modeling of the airflow is performed in the existing Sshaped duct. Then, using the numerical solution of the adjoint equations, the sensitivity of the cost function to the deformation of duct walls is calculated. According to geometric constraints, the purpose of optimization is to achieve a geometry that can minimize the total pressure drop by minimum geometry changes and provide the required mass flow rates. In the present work, by removing the flow separation region due to adjoint optimization, the total pressure drop has been reduced from 4.6 to 3 percent, and the mass flow rate has increased from 5.1 to 6.5 kg/s.