شاهد ملکی پور
-
در مقاله حاضر، عملکرد یک نازل ماوراءصوت ماخ 6 طراحی شده جهت نصب در تونل شوک انعکاسی بصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. منظور از عملکرد نازل، ایجاد جریان یکنواخت در خروجی، زمان آزمایش مناسب و مسیله آغاز جریان درون نازل است. این نازل با استفاده از روش های بهینه سازی مدرن بر پایه یک نازل همگرا-واگرای کلاسیک طراحی شده است. همچنین طراحی و ساخت یک پراب ریک فشار کل برای ارزیابی کیفیت جریان در مقطع آزمون ارایه شده است. در بررسی جریان های ماورای صوت، حساسیت جریان به وجود انواع اغتشاش و همچنین نوسانات ناشی از امواج آکوستیک از پیچیدگی های کار است. از این رو در جریان ماورای صوت، ملاحظات مربوط به طراحی محفظه آزمون و همچنین هندسه ریک اندازه گیری فشار اهمیت دوچندان دارند. بنابراین چالشهای طراحی پراب ریک فشار کل درون محفظه آزمون و تست بررسی شده و راهکارهای حل مسیله در تونل شوک پژوهشگاه هوافضا (ARIST) ارایه شده است. در مقاله حاضر دینامیک موج ضربه-ای انعکاسی در لوله شوک و امواج آغازین در مقطع آزمون مورد بررسی قرار گرفته است. فشار بالادست نازل با 4درصد خطا تطابق خوبی با مقادیر طراحی دارد. توزیع عدد ماخ با استفاده از اندازه گیری توزیع فشار در انتهای نازل ارایه شده است. در نهایت توزیع عدد ماخ در خروجی نازل با نتایج تحلیل عددی مقایسه شده است که خطای حدود 3 درصد را نشان می دهد. یکنواختی جریان در انتهای نازل که به روش عددی و تجربی مشاهده شده است، کارامدی روش طراحی بهینه نازل ماورای صوت را نشان می دهد.
کلید واژگان: تونل شوک, جریان ماوراءصوت, نازل بهینه, مقطع آزمون, ریک فشار کلThe performance of a Mach 6 Hypersonic nozzle designed to be installed in a reflective shock tunnel has been experimentally investigated in this paper. The purpose of nozzle performance is to create a uniform flow at the outlet and a suitable test time considering the starting flow inside the nozzle. This nozzle is designed using modern optimization methods based on a classic converging-diverging nozzle. Also, the design and construction of a total pressure rake is presented to evaluate the flow quality in the test section. The complexity of investigating hypersonic flows is the sensitivity of the flow to the existence of various types of disturbances and also fluctuations caused by acoustic waves. Therefore, in hypersonic flow, considerations related to the design of the test section as well as the geometry of the pressure rake are very important. In this paper, the dynamics of the reflected shock wave in the shock tube and the starting waves in the test section are investigated. The pressure upstream of the nozzle is in good agreement with the design values with an error of 4%. The Mach number distribution is presented by measuring the pressure distribution at the end of the nozzle. Finally, the Mach number distribution at the nozzle outlet has been compared with the numerical results which shows an error about 3%. The uniformity of the flow at the end of the nozzle, which has been observed numerically and experimentally, shows the effectiveness of the optimal design method of the ultrasonic nozzle.
Keywords: Shock Tunnel, Hypersonic Flow, Optimal nozzle, Test section, Total pressure rake -
در این مقاله با یک رویکرد سیستمی-سیالاتی به طراحی بهینه نازل ماوراء صوت برای استفاده در یک تونل شوک پرداخته شده است. پس از تعیین الزامات و مراحل طراحی مفهومی و طراحی اولیه با استفاده از یک روش مدرن از الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی جهت بهینه سازی کانتور نازل ماوراء صوت بهره گرفته شده است. در روش بهینه سازی که در این مقاله در پیش گرفته شده است کل منحنی نازل به صورت یکپارچه با تعدادی نقطه کنترلی به صورت پارامتریک بیان می شود و تحت استراتژی بهینه سازی ژنتیک تا رسیدن به منحنی بهینه نهایی با حلگر لزج ناویر استوکس و یک مدل آشفتگی دو معادله ای مورد ارزیابی قرار می گیرد. در این رویکرد از آنجایی که ارزیابی توابع هدف با شبیه سازی عددی انجام می شود برای کاهش زمان فرایند بهینه سازی، هم در روش عددی و هم در الگوریتم ژنتیک، از پردازش موازی استفاده شده است. همچنین در این فرایند، از اسکالرسازی سه تابع هدف یعنی کمترین افت فشار کل، یکنواختی عدد ماخ و کمترین انحراف جریان محوری در خروجی نازل بهره گرفته شده است. در نهایت کانتور نازل بهینه، بهبود عملکرد قابل توجهی نسبت به نازل اولیه حاصل می کند و کارامدی این روش را به خوبی نشان می دهد.کلید واژگان: طراحی بهینه, تونل شوک, نازل ماوراء صوت, زمان آغاز به کار نازلIn this paper, a systematic approach is considered to Design an optimal hypersonic Nozzle of a shock tunnel. After assigning the requirements and accomplishment of conceptual and preliminary design phases, a modern optimization strategy based on genetic algorithm and a CFD solver has been used to fine tune the nozzle convergent divergent contour. In this way, parameterization of the overall nozzle contour was done with a few control points and a Bezier curve. This arrangement showed a good flexibility to generate appropriate curves for nozzle shape. Design objectives were evaluated with a N-S viscous solver with a two equation turbulence model. Three objective functions were scalerized in a term with summation of weighted parameters: minimum total pressure loss, Mach number uniform distribution along test section and minimum axial flow deviation. A number of geometrical and physical constraints such as nozzle length, throat area, inlet and outlet diameters and inlet boundary conditions were also considered and finally, an optimized nozzle contour showed a significant improvement of about 3% in quality of the Mach 6 flow in the test section.Keywords: Design Optimization, Shock Tunnel, Hypersonic Nozzle, Nozzle starting time
-
آشنایی با دنیای موشک ها / چگونه یک راکت برخاست سنگین و یک خودروی نیوتنی بسازیم؟ بخش 9
-
نگاه تاریخی به موتورهای راکتی سوخت مایع / محفظه های رانش بزرگ - 3
-
آشنایی با دنیای موشک ها / بخش هفت: موتور هیرو با قوطی نوشابه
-
نگاه تاریخی به موتورهای راکتی سوخت مایع / بخش یازدهم: سامانه های موتور - 3
-
آشنایی با دنیای موشک ها / بخش 6: استفاده از قوانین نیوتن
-
نگاه تاریخی به موتورهای راکتی سوخت مایع / بخش دهم: سامانه های موتور - 2
-
آشنایی با دنیای موشک ها / راکت ها چگونه کار می کنند؟ (بخش 5)
-
نگاه تاریخی به موتورهای راکتی سوخت مایع / سامانه های موتور -1 (بخش نهم)
-
بسیاری از ماموریت های فضایی از گذشته تا سال های آینده در محدوده رژیم ماورای صوت قرار می گیرند. به علت پیچیدگی های ذاتی در آیروترمودینامیک جریان حول پرنده هایی که در سرعت های بیش از ماخ 4 پرواز می کنند، سوال های بدون جواب و زمینه های ناشناخته زیادی وجود دارد. در چنین جریان هایی مشخصه های خاصی مانند گرادیان های شدید آنتروپی، لایه های شوک ضخیم، جریان های دما بالای گسسته، اندرکنش های لزج و لایه های مرزی با واکنش شیمیایی رخ می دهد. با در دست داشتن اطلاعات جریان ماورای صوت حول فضاپیما، می توان طراحی را تا حد زیادی بهبود بخشید. با توجه به فیزیک مسیله، دقت مورد نظر و محدودیت روش های دیگر مانند روش های عددی، بسیاری از مطالعات در این حوزه با استفاده از تست های تجربی صورت می پذیرد. با توجه به اهمیت این حوزه در دنیای هوافضای امروز، در این مقاله ضمن بررسی این حوزه، به معرفی آخرین دستاوردها و رویکردهای مراکز علمی و صنعتی دنیا پرداخته شده است.کلید واژگان: جریان ماورای صوت, تست, تونل شوکMost space missions fall in the hypersonic reentry regime. There are several open questions and unknown phenomena in aerothermodynamics around vehicles at flow regimes exceeding Mach 4 due to its inherent complexities. Strong entropy gradients, thick shock layers, dissociated high temperature flows, chemically reacting boundary layers, and viscous interactions are some of the unique flow features dominating the hypersonic flight regimes. It is possible to carry out a detailed analysis on spacecraft aerodynamics leading to an optimized design. Considering the complexity of the problem, desired accuracy of the analysis, and restrictions of numerical methods such as CFD, the experimental approach is preferred in most real-world projects. Due to the increasing importance of Hypersonic Aerodynamicsin modern aerospace studies, this paper reviews the recent advances, technical achievements as well asindustrial and scientific trends subsequent topresenting a brief introduction to the field.Keywords: Hypersonic Flow, experimental study, Shock Tunnel
-
آشنایی با دنیا موشک ها / آنچه در آینده می آید... (بخش 4)
-
آشنایی با دنیای موشک ها / تاریخچه تصویری: از آغاز عصر فضا تا کاوشگره ا (بخش 3)
-
نگاه تاریخی به موتورهای راکتی سوخت مایع / پیشرانه ها از گذشته تا حال - 3 (بخش هفتم)
-
آشنایی با دنیای موشک ها / تاریخچه تصویری: از رویاه ای ساده انگارانه تا آغاز عصر فضا (بخش 2)
-
نگاه تاریخی به موتورهای راکتی سوخت مایع / پیشرانه ها از گذشته تا حال - 2 (بخش ششم)
-
آشنایی با دنیای موشک ها / تاریخچه تصویری: تولد راکت (بخش 1)
-
نگاه تاریخی به موتورهای راکتی سوخت مایع / پیشرانه ها از گذشته تا حال - 1 (بخش پنجم)
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.