تحلیل عددی تداخل آیرودینامیکی ناپایا بین دو جسم مجاور در حال حرکت

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 دکترا، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
2 کارشناس ارشد، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
3 دانشیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران
چکیده
هنگامی که دو جسم در جریان مافوق صوت در مجاورت یکدیگر قرار می‌گیرند، امواج شوک ایجادشده توسط هر جسم به بدنه جسم دیگر برخورد می‌کند و مشخصه‌های آیرودینامیکی آن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این پژوهش، به بررسی چگونگی تداخل آیرودینامیکی بین دو بدنه باریک در مجاورت یکدیگر در جریان مافوق صوت پرداخته شده است. ابتدا اعتبارسنجی روش حل عددی به ‌کار گرفته‌شده بر اساس نتایج تجربی موجود که به‌صورت پایا می‌باشند، انجام شده است؛ اما با توجه به ماهیت ناپایای مسئله، بررسی آن به‌صورت ناپایا لازم است. در ادامه، تحلیل ناپایای سه‌بعدی با حرکت یکی از بدنه‌ها انجام‌شده و اثرات تداخل آیرودینامیکی بین دو جسم استخراج گردیده است. نتایج حاصل‌شده بیانگر آن است که تداخل آیرودینامیکی که از امواج شوک بین دو جسم مجاور حاصل می‌شود، باعث افزایش ضریب فشار و ضرایب برآ و پسا روی بدنه هر یک از اجسام در محل برخورد امواج تداخلی می‌شود. با گذشت زمان و حرکت یک جسم در طول جسم دیگر، تغییر در موقعیت اثر تداخلی روی بدنه جسم مقابل مشاهده می‌شود. مطابق نتایج به‌دست‌آمده، افزایش فشار در ناحیه تداخل امواج شوک در حالت ناپایا، حدود 24 درصد بیشتر از حالت پایا است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Analysis of Unsteady Aerodynamic Interference between Two Adjacent Moving objects

نویسندگان English

Hossein Ansarian 1
Reza Malekan 2
Mostafa Hadidoolabi 3
1 .Ph.D. Candidate, Aerospace Department, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
2 M.Sc, Aerospace Department, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 3.Associate Professor, Aerospace Department, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

When two objects are placed near each other in the supersonic flow, the shocks emanating from each object hit the body of the other object and affect its aerodynamic characteristics. In this research, the aerodynamic interaction between two slender bodies in the vicinity of each other in a supersonic flow has been investigated. First, the validation of the applied numerical method has been done based on the available experimental results, which are mostly steady. In the following, a three-dimensional unsteady analysis of the problem is done by moving one of the bodies, and the results of aerodynamic interference between two objects are extracted. The obtained results indicate that the aerodynamic interference resulting from the shock waves between two adjacent objects causes an increase in the pressure coefficient and the lift and drag coefficients on the body of each object at the place where the interference waves collide. With the passage of time and the movement of one object along the other object, a change in the position of the interference effect on the body of the opposite object is observed. The amount of pressure increase in the position of interfering waves on the body for the unsteady solution is 24% more than the steady state.

کلیدواژه‌ها English

Aerodynamic Interference
Supersonic Flow
Unsteady Aerodynamics
Pressure Distribution
Overset Grid
[1] M. Yadegari, A. Bak Khoshnevis, and M. Boloki, “An experimental investigation of the effects of helical strakes on the characteristics of the wake around the circular cylinder,” Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering, vol. 47, no. 1, pp. 67–80, 2023. [Online]. Available:  doi:10.1007/s40997-022-00494-0 (in Persian)
[2] M. Yadegari and M. H. Jahdi, “Capturing of shock wave of supersonic flow over the bump channel with TVD, ACM and Jameson methods,” Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of the ISME, vol. 22, no. 1, pp. 108–126, 2021. [Online]. Available:  doi:10.30506/JMEE.2021.129082.1234 (in Persian)
[3] F. Wilcox, Separation characteristics of generic stores from lee side of an inclined flat plate at Mach 6, NASA Technical Memorandum 4652, 1995.
[4] C. Hung, Computation of three-dimensional shock wave and boundary-layer interactions, NASA Technical Memorandum 86780, 1985.
[5] V. Volkov and E. Derunov, “Interaction of a combination of bodies in supersonic flow interference and diffraction of shock waves in flow over two bodies of revolution,” Journal of Engineering Physics and Thermophysics, vol. 79, no. 4, pp. 712–721, 2006. [Online]. Available:  doi:10.1007/s10891-006-0156-4
[6] N. Malmuth and V. Shaleav, “Theoretical modeling of interaction of multiple slender bodies in supersonic flows,” in 42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada, USA, Jan. 2004. [Online]. Available:  doi:10.2514/6.2004-1127
[7] A. Fedorov, N. Malmuth, and V. Soudakov, “Supersonic scattering of a wing-induced incident shock by a slender body of revolution,” Journal of Fluid Mechanics, vol. 585, pp. 305–322, 2007. [Online]. Available:  doi:10.1017/S0022112007006714
[8] E. Derunov, A. Zheltovodov, and A. Maksimov, “Development of three-dimensional turbulent separation in the neighborhood of incident crossing shock waves,” Thermophysics and Aeromechanics, vol. 15, no. 1, pp. 29–54, 2008. [Online]. Available: doi: 10.1134/S0869864308010034
[9] A. Brosh, M. Kussoy, and C. Hung, “Experimental and numerical investigation of a shock wave impingement on a cylinder,” AIAA Journal, vol. 23, no. 6, pp. 840–846, 1985. [Online]. Available:  doi:10.2514/3.8996
[10] M. Morkovin, E. Migotsky, H. Bailey, and R. Phinney, “Experiments on interaction of shock waves and cylindrical bodies at supersonic speeds,” Journal of Aerospace Sciences, vol. 19, no. 4, pp. 237–247, 1952. [Online]. Available:  doi:10.2514/8.2238
[11] R. A. Chaplin, D. G. MacManus, and T. J. Birch, “Aerodynamic interference between high-speed slender bodies,” Shock Waves, vol. 20, pp. 89–101, 2010. [Online]. Available:  doi:10.1007/s00193-009-0241-7
[12] S. J. Hooseria and B. W. Skews, “Three-dimensional, curved shock wave interactions with slender bodies at incidence,” in 29th International Symposium on Shock Waves 2, July 2015.
[13] S. J. Hooseria and B. W. Skews, “Shock wave interactions between slender bodies: some aspects of three-dimensional shock wave diffraction,” Shock Waves, vol. 27, pp. 109–126, 2017. [Online]. Available:  doi:10.1007/s00193-016-0652-1
[14] H. Haghighatjoo, M. Yadegari, and A. Bak Khoshnevis, “Optimization of single-obstacle location and distance between square obstacles in a curved channel,” The European Physical Journal Plus, vol. 137, no. 9, pp. 1–21, 2022. [Online]. Available:  doi:10.1140/epjp/s13360-022-03260-y
[15] ANSYS Help, [Online]. Available: https://ansyshelp.ansys.com/
 
 

فایل‌های تکمیلی/اضافی

  • تاریخ دریافت 15 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 04 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 16 اردیبهشت 1404
  • تاریخ اولین انتشار 16 اردیبهشت 1404
  • تاریخ انتشار 01 تیر 1404