مدلسازی و تحلیل آیرودینامیکی اثرات هندسه و فاصله حسگر انفجاری بر پرتابه کروی به روش عددی

Document Type : Original Article

Authors

1 Department of Aerospace University Complex Malek Ashtar University of Technology, Tehran, IRAN

2 Department of Aerospace University Complex, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, IRAN

10.22034/jast.2020.120341

Abstract

پژوهش حاضر به بررسی جریان حول دو کره پشت سرهم و بهینه‌سازی آیرودینامیکی آن‌ها می‌پردازد. در نگاه سیستمی کره پایین‌دست به عنوان یک پرتابه و کره بالادست یک حس­گر است. هدف انجام این تحقیق رسیدن به پیکر­بندی مناسب و با کم­ترین نیروی پسآ است. بدین منظور ابتدا اثر تغییر فاصله مرکز به مرکز دو کره و سپس با کاهش قطر حس­گر، درصد کاهش نیروی پسآ در 15 نمونه مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج حاکی از آن است که با کاهش فاصله بین دو کره، پسآی هر دو کره کاهش می­یابد. اما کاهش قطر حس­گر با افزایش پسآی پرتابه و کاهش پسآی حس­گر همراه است. بیشترین تأثیر کاهش پسآ مربوط به نمونه­هایی با فاصله ثابت و تغییر قطر حس‌گر است. بنابراین، در مرحله نهایی با استفاده از حل­گر الحاقی نرم­افزار فلوئنت، به بهینه­سازی شکل نیم‌کره جلوی حس­گر با هدف کاهش نیروی پسآی کل پیکربندی پرداخته می‌شود. البته به دلایل سیستمی، تنها امکان تغییر شکل نیم‌کره جلوی حس‌گر فراهم هست. با توجه به این که کره یک جسم بلاف است، در مسیر انجام این تحقیق تنظیمات کارآمدی برای الگوریتم بهینه­سازی الحاقی نیاز است و در هر نمونه تغییر شکل حاصل از بهینه‌سازی متفاوت از نمونه دیگر خواهد بود. بیشترین کاهش پسآ مربوط به نمونه با فاصله 5/2 متر و قطر حس­گر 75/0 متر است. همچنین نمونه دو کره با فاصله 1 متر و قطر حس‌گر 25/0 متر تنها نمونه­ای است که پس از بهینه­سازی، همزمان پسآی هر دو کره کاهش یافته است.

Keywords


Article Title [فارسی]

مدلسازی و تحلیل آیرودینامیکی اثرات هندسه و فاصله حسگر انفجاری بر پرتابه کروی به روش عددی

Authors [فارسی]

  • کوثر مختاری 1
  • علیرضا نادری 2
1 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
2 مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران ، ایران
Abstract [فارسی]

پژوهش حاضر به بررسی جریان حول دو کره پشت سرهم و بهینه‌سازی آیرودینامیکی آن‌ها می‌پردازد. در نگاه سیستمی کره پایین‌دست به عنوان یک پرتابه و کره بالادست یک حس­گر است. هدف انجام این تحقیق رسیدن به پیکر­بندی مناسب و با کم­ترین نیروی پسآ است. بدین منظور ابتدا اثر تغییر فاصله مرکز به مرکز دو کره و سپس با کاهش قطر حس­گر، درصد کاهش نیروی پسآ در 15 نمونه مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج حاکی از آن است که با کاهش فاصله بین دو کره، پسآی هر دو کره کاهش می­یابد. اما کاهش قطر حس­گر با افزایش پسآی پرتابه و کاهش پسآی حس­گر همراه است. بیشترین تأثیر کاهش پسآ مربوط به نمونه­هایی با فاصله ثابت و تغییر قطر حس‌گر است. بنابراین، در مرحله نهایی با استفاده از حل­گر الحاقی نرم­افزار فلوئنت، به بهینه­سازی شکل نیم‌کره جلوی حس­گر با هدف کاهش نیروی پسآی کل پیکربندی پرداخته می‌شود. البته به دلایل سیستمی، تنها امکان تغییر شکل نیم‌کره جلوی حس‌گر فراهم هست. با توجه به این که کره یک جسم بلاف است، در مسیر انجام این تحقیق تنظیمات کارآمدی برای الگوریتم بهینه­سازی الحاقی نیاز است و در هر نمونه تغییر شکل حاصل از بهینه‌سازی متفاوت از نمونه دیگر خواهد بود. بیشترین کاهش پسآ مربوط به نمونه با فاصله 5/2 متر و قطر حس­گر 75/0 متر است. همچنین نمونه دو کره با فاصله 1 متر و قطر حس‌گر 25/0 متر تنها نمونه­ای است که پس از بهینه­سازی، همزمان پسآی هر دو کره کاهش یافته است.

Keywords [فارسی]

  • جسم بلاف
  • بهینه‌سازی الحاقی
  • دو کره پشت سر هم
  • کاهش پسآ
[1]     P. W. Bearman, “Bluff body flows applicable to vehicle aerodynamics,” Journal of Fluids Engineering, Vol. 102, no. 3, pp. 265-274, 1980.
[2]     D.I., Greenwell, 2011. Modelling of static aerodynamics of helicopter underslung loads. The Aeronautical Journal, 115(1166), pp.201-219.
[3]     P. P. Brown and D. F. Lawler, “Sphere drag and settling velocity revisited,” Journal of Environmental Engineering, Vol. 129, no. 3, pp. 222-231, 2003.
[4]     R. B. Neyshabouri, S. A. A. Salehi, and G. Ahmadi, “Development of empirical models with high accuracy for estimation of drag coefficient of flow around a smooth sphere: An evolutionary approach,” Powder Technology, Vol. 257, pp. 11-19, 2014.
[5]     S. Jeong, “ Active control of flow over a sphere for drag reduction at a subcritical Reynolds number,” Journal of Fluid Mechanics, Vol. 517, pp. 113-129, 2004.‏
[6]     J. Choi, W. Jeon, and H. Choi, “Mechanism of drag reduction by dimples on a sphere,” Physics of Fluids, Vol. 18, no. 4, p.041702, 2006.
[7]     Kwangmin Son, “Effect of free-stream turbulence on the flow over a sphere,” Physics of fluids, Vol. 22, no. 4, p.045101, 2010.‏
[8]     ح. نیازمند و م. عنبرسوز، «جریان لغزشی حول ذرات کروی میکرونی در اعداد رینولدز متوسط،» مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، سال 1389و ش40 ، ص 67-76.
[9]     Rao, A., Thompson, M.C., Leweke, T. and Hourigan, K. “Dynamics and stability of the wake behind tandem cylinders sliding along a wall. Journal of Fluid Mechanics, Vol. 722, pp. 291-316, 2013.‏
[10]  Zhou, B., Wang, X., Guo, W., Gho, W.M. and Tan, S.K.,“Experimental study on flow past a circular cylinder with ro