کاربرد ساختارهای متخلخل در کاهش شدت شوک ناشی از تراکم‌ پذیری جریان سیال

تشکیل شوک ناشی از تراکم پذیری جریان بر روی سطح اجسام پرنده و تداخل این شوک با لایه مرزی باعث اثرات نامطلوبی مانند افزایش پسا و جدایش جریان می شود. در گذشته روش های مختلفی برای کاهش این اثرات از جمله، مولدهای گردابه، مکش سطح، دمش از سطح و.. پیشنهاد شده است. در این مقاله به بررسی عددی استفاده از روش ساختارهای متخلخل در کنترل و کاهش اثرات شوک پرداخته می شود. ساختارهای متخلخل با مکانیزم افزایش سطح عبور جریان و با ترکیب مکش و دمش باعث کاهش اثرات شوک می شوند. روش حل عددی در این مقاله روش حجم محدود، معادلات حل عددی معادلات ناویراستوکس و مدل هندسی ایرفویل naca0012 می باشد. حل جریان به صورت آشفته و پایا در محدوده جریان گذرصوتی می‌باشد. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می دهد با کاهش اثرات شوک وکاهش پسای موجی، ضریب پسای کل با استفاده از سطح متخلخل حدود 20 درصد و با استفاده از محیط متخلخل در حدود 16 درصد کاهش می یابد. شوک تضعیف شده به نواحی بالادست ایرفویل و ابتدای سطح متخلخل منتقل شده و عدد ماخ پشت شوک با استفاده از سطح متخلخل از مقدار 39/1 به 24/1 کاهش پیدا کرده است. با کاهش اثرات تداخل شوک و لایه مرزی حباب جدایش نیز از 58/0 وتر ایرفویل به 78/0 تعویق پیدا می کند.

Porous Media Applications in Shock Attenuation on Suction side of an Airfoil

Shock formation on the surface of flying objects due flow compressibility and its interaction with boundary layer cause undesirable effects such as drag increment and flow separation. Various methods for reducing the effects have been suggested in the past like vortex generators, suction blowing, and etc. This paper investigates numerically using of porous media for flow control and decreasing the shock effects. Porous media by increasing flow cross section and by combination suction blowing reduces these undesirable effects. The numerical method is finite volume, the equations are Navier Stokes and the geometric model is NACA0012 airfoil. The flow is assumed to be turbulent and steady in transonic regime. In addition, the geometrical modeling of porous media is validated in this paper. Results show that by decreasing the shock wave effects and consequently wave drag decrement, total drag coefficient decrease 20% and 16% using porous surface and porous media, respectively. The weaken shock is moved to the upstream and Mach number behind the shock decrease from 1.34 to 1.29. By decreasing the shock boundary layer interaction effects, separation bubble is postponed from 0.58 to 0.78 chord length.