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

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد،دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

2 عضو هیات علمی / صنعتی امیرکبیر

3 عضو هیات علمی / دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در طراحی پرتابه‌های سرعت بالا، تحلیل آیرودینامیکی و گرمایشی حائز اهمیت است. انتقال حرارت تشعشعی، برای کپسول‌هایی که به اتمسفر زمین وارد می‌شوند، به صورت تقریبی بین 10 تا 40 درصد انتقال حرارت کل را تشکیل می‌دهد.‌‌‌ بنابراین لحاظ کردن انتقال حرارت تشعشعی در محاسبات جریان های ماوراء صوت، ضروری است. در این تحقیق، جریان ماوراء صوت آرام سه بعدی با فرض گاز ایده آل با ماخ‌ های 30 و 8/32 مورد بررسی قرار گرفته است و برای محاسبه تشعشع، مدل تشعشعی دسته بندی گسسته انتخاب شده که از معادله انتقال تابشی استفاده می کند 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 شده اند. طبق نتایج به دست آمده، با اضافه کردن تشعشع به حل، دما به میزان 27 درصد و فشار به میزان2 درصد کاهش پیدا می‌کند که به دلیل لحاظ کردن شرط مرزی فشار دور دست است که برای دیواره به عنوان سیستم خنک کاری عمل می کند. باید توجه داشت که طراحی مکانیزم خنک کاری برای دیواره، ضروری و تا چه اندازه در نتایج موثر است که در صورت عدم لحاظ آن، طبق نتایج عددی، خطای قابل توجهی به وجود خواهد آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Aerodynamic Analysis of a Re-entry Capsule with Consideration of Radiation Heat Transfer

نویسندگان [English]

  • hamide mansuri 1
  • sahar noori 2
  • Sajad Ghasemloy 3
1 Graduated Student,Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology,Tehran
2 Assistant Professor, Aerospace Engineering Department, Amirkabir University of Technology,Tehran
چکیده [English]

In design of high speed projectiles, aerodynamic and heating analysis has an important role. For capsules, Which enter the Earth's atmosphere, approximately, radiation heat flux is 10 to 40 percent of total heat flux.‌‌ Therefore, If radiation heat flux of hypersonic flow calculations is not included in results, there will be a large error in calculations. In this research, the three-dimensional hypersonic ideal gas flow at Mach numbers 30 and 32.8 is studied. Discrete ordinates radiation model has been used for simulating radiation heat transfer and
The effects of air and wall absorption coefficients,Wavelength and Refractive index are also considered in the simulation. Finally, Numerical simulation shows that,when the radiation model is active, temperature decreases 27 percent and pressure decreases 2 percent,too.So,pressure far field boundary Condition should be used to design cooling system and If cooling system for wall is not concluded in results, there will be a large error in calculations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Absorption coefficient
  • Capsule
  • Hypersoinc
  • Radiation heat transfer
  • wavelength