بررسی عددی اثر پارامترهای محیطی بر پایداری دینامیکی یک کپسول بازگشتی

موضوع کنترل و ناپایداری دینامیکی کپسولهای بازگشتی، به دلیل پیچیدگی تاثیر پارامترها بر همدیگر در جریان غیردائم و عدم درک صحیح فیزیکی این پدیده، همواره از سوی محققین مورد توجه بوده است. یکی از مشکلات عمده هندسه های بلانت این است که در برخی سرعتها و شرایط محیطی دارای ناپایداری دینامیکی می شوند. بنابراین تعیین محدوده ناپایداری و مقدار ضریب گشتاور این ناپایداری یکی از اصلی ترین قسمتهای کنترل کپسولهای برگشتی می باشد. در این مقاله شبیه سازی عددی سه بعدی جریان ناپایا حول یک کپسول بازگشتی تحت نوسانات پیچشی اجباری به روش شبکه بندی لغزشی صورت گرفته و پس از اعتبارسنجی نتایج و بررسی استقلال حل از شبکه، تاثیر پارامترهای محیطی شامل زاویه حمله، عدد ماخ و فرکانس نوسانات بر پایداری دینامیکی کپسول مورد تحلیل قرار می گیرد. به این منظور نتایج مورد نظر از نرم افزار فلوئنت استخراج شده و ساختار جریان حول کپسول در شرایط مختلف بررسی می شود. مشتقات دینامیکی طولی که برای تحلیل پایداری یک جسم در حرکت نوسانی پیچشی مورد نیاز می باشند تعیین شده و نهایتا روند تاثیر پارامترهای فوق بر مقدار مشتقات دینامیکی مشخص شده است. در این تحقیق محدوده تغییرات زاویه حمله متوسط بین 0 تا 15 درجه، تغییرات عدد ماخ بین 8/0 تا 2 و تغییرات فرکانس کاهش یافته بین 056/0 تا 224/0 می باشد. استفاده از شبکه بندی لغزشی در شبیه سازی نوسانات پیچشی کپسول موسس سی که سرعت محاسبات را به شدت افزایش می دهد، تجمیع اثر چندین پارامتر بر پایداری دینامیکی این کپسول و چگونگی تحلیل و بررسی روند و علل تغییرات پایداری دینامیکی در شرایط مختلف، جزو اهداف اصلی این مقاله بشمار می رود. نتایج تحلیل تاثیر پارامترهای مختلف بر پایداری دینامیکی حول کپسول موسس سی نشان می دهد که فاصله گرفتن از زاویه حمله متوسط صفر باعث افزایش پایداری دینامیکی کپسول مورد نظر شده و ناپایداری دینامیکی آن در رژیم مادون صوت حالت بحرانی تری نسبت به رژیم مافوق صوت دارد و همچنین با افزایش فرکانس نوسانات، پایداری دینامیکی کپسول موسس سی افزایش می یابد.