مطالعه عددی تاثیر نازل های امتداد یافته بر کاهش پسای دماغه پخ بهمراه جت مخالف در جریان مافوق صوت آشفته

در این مطالعه، با استفاده از یک روش ترکیبی، اثر جت مخالف تزریق شده از نازل امتداد یافته، بر کاهش پسای آیرودینامیکی، بررسی شده است. میدان جریان حول جسم نیم‌کروی، در جریان آزادی با ماخ 4 شبیه‌سازی شده است. نتایج با ارائه یک حلگر سه‌بعدی و بکارگیری فرم کامل معادلات ناویراستوکس و انرژی به همراه مدل اصلاح شده انتقال تنش برشی بدست آمده است. اعتبارسنجی عددی مناسب، با مقایسه توزیع فشار سطح در نسبت فشار صفر جت به جریان آزاد و پسای وارد بر دماغه در نسبت فشارهای 0 تا 3، صورت گرفته است. در این پژوهش، بمنظور تحلیل اثر امتداد یافتگی، از چهار نازل استفاده شده است. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که امتدادیافتگی نازل با ایجاد تغییر در شکل شوک کمانی، اثر قابل ملاحظه‌ای بر پسای موجی دماغه دارد. در یک نسبت فشار مشخص، اثر جت تزریق شده از نازل امتداد یافته بر کاهش پسای دماغه در مقایسه با تزریق مستقیم جت از دماغه، بیشتر است. این اثر در تمامی نسبت فشارها (0 تا 4) قابل مشاهده است. از سویی دیگر، افزایش محدود نسبت فشار در یک طول ثابت از نازل امتدادیافته، منجر به کاهش بیشتر پسای کل شده است. هرچند، در نسبت فشارهای بالاتر، افزایش خطی پسران جت باعث شده است تا پسای کل وارد بر دماغه افزایش یابد. همچنین، نتایج نشان می‌دهد که افزایش طول نازل در یک نسبت فشار ثابت، منجر به افزایش عمق نفوذ جت و کاهش بیش از پیش پسای کل می‌شود.

Numerical study of the effect of the extended nozzles on drag reduction of blunt body with counter-flow jet in supersonic turbulent flow

The effect of counterflow jet through an extended nozzle on reducing aerodynamic drag is analyzed by using a combined method. Flow field is simulated around a hemispherical body in a free stream with Mach 4. The results are reached by providing a 3D solver and applying the complete form of NavierStoke and energy equations along with modified shear stress transport model. Appropriate numerical validation has been made by comparing the surface pressure distribution in the zero pressure ratio of jet to freestream and drag on the nose at a pressure ratio of 0 to 3. Four nozzles were used to analyze the effect of extending. The results show that the nozzle extensions have a significant effect on the wave drag after changing the shape of the bow shock. In a given pressure ratio, the effect of injected jet from the extended nozzle over the reduction of the nose is higher than that of direct jet injection from the nose. The effect is visible in all pressure ratios. Furthermore, a limited increase in the pressure ratio over a fixed length of the extended nozzle has led to a further reduction of total drag. However, in the higher pressure ratios, the linear increase of the retro jet has led to an increase in the total drag on the nose. The results also show that increasing the nozzle length in a constant pressure ratio leads to an increase in the depth of jet penetration and a larger reduction of total drag.