ارزیابی مدل‌های آشفتگی K-ℰ در تحلیل عددی جدایش یک محموله از بال دلتا در جریان گذرصوت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدرس گروه هوافضا دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 دانشیار/ مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران.

3 دانشیار، مجتمع مکانیک و هو.افضا صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

چکیده

یکی از مهم‌ترین الزامات برای انجام جدایش ایمن یک محموله از هواپیمای مادر، برآورد نسبتا دقیقی از رفتار محموله پس از جدایش می‌باشد. هدف از انجام این تحقیق ارزیابی مدل‌های توربولانسی K-ℰ شامل نسخه‌های استاندارد، Realizable و RNG در تحلیل عددی جدایش محموله در جریان گذرصوت (M=1.2) بوده است. برای این منظور یک مدل استاندارد محموله و بال دلتا به عنوان مدل در نظر گرفته شده است. برای انجام تحلیل ابتدا معادلات حاکم بر سیال روی شبکه‌ی محاسباتی ساکن حل شده که طی آن 3 مؤلفه‌ی نیرو و 3 مؤلفه‌ی گشتاور روی محموله بدست می‌آیند. سپس با توجه به این مؤلفه‌ها و 6 مؤلفه‌ی موقعیت اولیه محموله (X، Y، Z، Ɵ، ψ و φ)، موقعیت جدید با استفاده از الگوریتم 6 درجه آزادی، بعد از گذشت یک گام زمانی بدست آمده است. سپس با استفاده از الگوریتم شبکه‌ی متحرک، محموله در موقعیت جدید قرار گرفته و معادلات سیال حول شبکه‌ی متحرک حل شده و همین روند تکرار شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل نشان می‌دهد در مدهای پیچ و یا، نتایج تحلیل لزج تفاوت چندانی با تحلیل غیرلزج ندارد و هر دو انطباق مناسبی با نتایج تجربی دارند، اما در مد رول نتایج تحلیل غیر لزج خطای بسیار زیادی (43 درصد) داشته و با استفاده از تحلیل لزج میزان قابل توجهی از خطا کاسته شده است که در این میان مدل توربولانسی K-ℰ نسخه‌ی RNG دارای کم‌ترین خطا (19 درصد) بوده است. همچنین میزان زمان محاسبات در این حالت 32 درصد بیشتر از حالت غیرلزج بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of K-ℰ Turbulence Model in Numerical Analysis of Store Separation of Delta Wing in Transonic Flow

نویسندگان [English]

  • mohamad Ali Jozv Vaziri 1
  • Alireza Mostofizade 2
  • mojtaba Dehghan Manshadi 3
1 Imam Hossein Jame University, Tehran, Iran
2 Associate Professor/Mechanical & Aerospace faculty, Maalek Ashtar University, Isfahan, Iran
3 Associate Professor/Mechanical & Aerospace faculty, Maalek Ashtar University, Isfahan, Iran
چکیده [English]

One of the most important requirements for the store safe separation from main aircraft is fairly accurate estimate of store behavior after separation. The aim of this study is the evaluation of k-Ɛ turbulence models in numerical investigation of store separation in transition flow (M=1.2). For this purpose we have considered a store standard model and a delta wing as an experimental model. To perform the analysis, firstly, the fluid governing equations have been solved on fixed computational grid by which three components of force and torque components on store have been obtained. Secondly, according to the components and 6 components of store initial position (X, Y, Z, Ɵ, ψ and φ), the new position after a time step was obtained using 6 degree of freedom (DOF) algorithm. Finally using a moving mesh algorithm, the store was located in a new position and the fluid equations on moving grid were solved and the same process has been repeated. The results show, there is no significant difference between viscous and non-viscous analysis results in pitch and yaw modes and both are compliance with experimental data. In roll mode, the non-viscous analysis results there is a significant error (43 percent) and using viscous analysis the error is reduced significantly (24 percent in kƐ RNG). Also the calculation time in viscous analysis is 32 percent more than the non-viscous analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Store separation
  • CFD
  • K-ℰ turbulence model
  • Dynamic mesh
  • Transonic flow