تحلیل آیرودینامیکی یک کپسول بازگشت به جو با در نظرگرفتن انتقال حرارت تشعشعی

در طراحی پرتابه های سرعت بالا، تحلیل آیرودینامیکی و گرمایشی حائز اهمیت است. انتقال حرارت تشعشعی، برای کپسول هایی که به اتمسفر زمین وارد می شوند، به صورت تقریبی بین 10 تا 40 درصد انتقال حرارت کل را تشکیل می دهد. بنابراین لحاظ کردن انتقال حرارت تشعشعی در محاسبات جریان‌های ماوراء صوت، ضروری است. در این تحقیق، جریان ماوراء صوت آرام سه بعدی با فرض گاز ایده‌آل با ماخ ‌های 30 و 32/8 مورد بررسی قرار گرفته است و برای محاسبه تشعشع، مدل تشعشعی دسته‌بندی گسسته انتخاب شده که از معادله انتقال تابشی استفاده می‌کند و با دریافت ضریب جذب، ضریب شکست، دما و طول موج به عنوان ورودی، تشعشع در زوایای فضایی مختلف را محاسبه می کند. در نهایت، کانتورهای دما و فشار، در دو حالت با لحاظ انتقال حرارت تشعشع و بدون لحاظ آن مقایسه شده‌اند. طبق نتایج به دست آمده، با اضافه کردن تشعشع به حل، دما به میزان 27 درصد و فشار به میزان 2 درصد کاهش پیدا می کند که به دلیل لحاظ کردن شرط مرزی فشار دور دست است که برای دیواره به عنوان سیستم خنک‌کاری عمل می‌کند. باید توجه داشت که طراحی مکانیزم خنک‌کاری برای دیواره، ضروری و تا چه اندازه در نتایج موثر است که در صورت عدم لحاظ آن، طبق نتایج عددی، خطای قابل‌توجهی به وجود خواهد آمد.