دانش و فناوری هوافضا

دانش و فناوری هوافضا

بهبود عملکرد دهانه ورودی مافوق صوت خاص، با استفاده از میکرو رمپ و پخی بین دو قسمت واگرایی اسپایک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمود عدمی 1
حمید سالاروند 2
علیرضا محمدی کمال آبادی 3
1 دانشیار / مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر
2 محقق دکتری / مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر
3 کارشناس ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر
چکیده
مطالعه حاضر بر اساس یک دهانه ورودی مافوق صوت رم­جت، در شرایط 261 کلوین، 32 کیلوپاسکال و عدد ماخ 2 طراحی شده است. دهانه ورودی بهینه شده اولیه به کمک دو روش ابتکاری الف) ایجاد انحنا (کِرو) بین دو قسمت واگرایی اسپایک ب) استفاده از میکرورمپ بر روی مرحله اول واگرایی اسپایک، حاصل شده است. هندسه بهبود داده شده نهایی از طریق هندسه بهینه شده اولیه، به وسیله انحنا دادن بین دو زاویه 2/3 درجه و 8 درجه به شعاع انحنا 10 سانتی­متر، و استفاده از یک میکرورمپ با طول 2 میلی­متر در ارتفاع 0/08 میلی­متر بر روی اسپایک، ایجاد شده است. در این حالت راندمان دهانه ورودی به میزان 0/26 درصد نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا 10 سانتی­متر، و نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا 5 سانتی­متر به میزان 0/814 درصد، و نسبت به دهانه ورودی بهینه شده اولیه به میزان 1/37 درصد و نسبت به دهانه ورودی مرجع مورد نظر به میزان 3/6 درصد افزایش یافته است. همچنین نوسانات عدد ماخ و فشار استاتیک(اعوجاج جریان) نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا بین دو قسمت واگرایی اسپایک 10 سانتی­متر به میزان 2/15 درصد، و نسبت به دهانه ورودی با شعاع انحنا بین دو قسمت واگرایی اسپایک 5 سانتی­متر، به میزان 6/65 درصد، و نسبت به دهانه ورودی بهینه شده اولیه به میزان 10/7درصد، و نسبت به دهانه ورودی مرجع مورد نظر به میزان 23/55 درصد کاهش یافته است.
کلیدواژه‌ها
دهانه ورودی
بهبود دهانه ورودی
دهانه ورودی بهینه شده اولیه
دهانه ورودی بهینه شده نهایی
موضوعات

عنوان مقاله English

Improving the performance of a specific ultrasonic inlet opening, using a micro-ramp and chamfering between the two parts of the spike divergence

نویسندگان English

Mahmoud Adami 1
Hamid Salar Vand 2
Ali-reza Mohammadi Kamal Abadi 3
1 Associate Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Malek-ashtar University of Technology, Iran.
2 Ph.D. Researcher, Faculty of Mechanical Engineering, Malek-ashtar University of Technology
3 M.Sc Student, Faculty of Mechanical Engineering, Malek-ashtar University of Technology
چکیده English

The present study was designed based on a ram-jet ultrasonic inlet, under conditions of 261 K, 32 kPa and Mach 2. The initially optimized inlet opening was improved using two innovative methods. Two auxiliary methods are a) curving between two parts of spike divergence b) using microramp on the first stage of spike divergence. The initial optimized geometry formed the final geometry by bending between the two divergence parts of the first spike stage and the second spike stage, that is, bending between two angles of 2.3° and 8° with a curvature radius of 10 cm. Now, the geometry with the radius of curvature of 10 cm was selected as the final geometry, and the inlet opening was simulated using a microramp with a length of 2 mm and a height of 0.08 mm on the spike. In this case, the efficiency of the inlet opening is 0.26% compared to the inlet opening with a curvature radius of 10 cm, and compared to the inlet opening with a curvature radius of 5 cm, it is 0.814%, and compared to the optimized inlet opening. It increased by 1.37 percent and 3.6 percent compared to the reference inlet opening. Also, the fluctuations of Mach number and static pressure (flow distortion) compared to the inlet opening with a radius of curvature between the two parts of the spike divergence of 10 cm by 2.15%, and compared to the inlet opening with a radius of curvature between the two parts of the spike divergence of 5 cm m by 6.65%, compared to the initial optimized inlet opening by 10.7%, and compared to the reference inlet opening by 23.55%.

کلیدواژه‌ها English

Input span
improved input span
initial optimized input span
final optimized input span.
[1] N.K Martin, Supersonic Ramjet Engine Inlet for Jovian Flight, Sofia University “St. Kliment Ohridski, March (2021).
[2] L. Shi and et, Research and development on inlets for rocket based combined cycle engines, Science and Technology on Combustion, Internal Flow and Thermal-structure Laboratory, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, Shaanxi, 710072, PR China b Department of Mechanical Engineering, College of Engineering, University of Canterbury, Private Bag 4800, Christchurch, 8140, New Zealand, 22 July (2020).
[3] C. Xiong and Y. Zheng and Z. Changsheng and J. Yutao, Numerical Simulation on Ramjet Inlet with Different Cowl Leading Edge, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, Jiangsu Province, 210094, China P. R. 35th AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit, Toronto, Ontario Canada, 6 – 9 June (2005).
[4] S. Das and J. K. Prasad, Starting characteristics of a rectangular supersonic air-intake with cowl deflection, Department of Space Engineering and Rocketry Birla Institute of Technology Mesra, Ranchi India, volume 114 no 1153, march (2010).
[5] S. Saha and P.K. Sinha and D. Chakraborty, Cfd prediction of ramjet intake characteristics at angle of attack, Computational Combustion Dynamics Division, Directorate of Computational Dynamics, Defence Research and Development Laboratory (DRDL), Kanchanbagh Post, Hyderabad-500 058, India, Manuscript received on 11 Feb (2009), Paper reviewed, revised and accepted as a Full Length Contributed Paper on 19 May (2010).
]6[ علیرضا محمدی کمال آبادی، محمود عدمی، بهینه­سازی تداخل لایه­مرزی با شوک بر روی اسپایک یک دهانه ورودی مافوق صوت خاص، پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی هوافضا(پیشرانش)، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، شاهین شهر، 1401.
[7] Z. Honarkar, Experimental Investigation of the Effect of the Bleed Inlet Location on the Performance of a Supersonic Air Intake, MS Thesis, Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran, (2014).
[8] B. Budich and V. Pasquariello and M. Grilli and S. Hickel, passive flow control of shock-wave/turbulent-boundary-layer-interactions using micro vortex generators, Institute of Aerodynamics and Fluid Mechanics, Technische Universit at M¨unchen Boltzmannstr, 15, D-85748 Garching, Germany, August 28 – 30, Poitiers, France (2013).
[9] M. R. Soltani and J. Sepahi Younsi, Numerical simulation and parametric study of a supersonic intake, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering 2013 227: 467, originally published online 17 February (2012).
[10] J. Sepahi-Younsi and M. R. Soltani, Boundary layer suction for high-speed air intakes, Proc ImechE Part G: J Aerospace Engineering 0(0) 1–23, ImechE (2018).
دانش و فناوری هوافضا
دوره 15، شماره 1
شهریور 1405
صفحه 7-21