تحليل عددي اثر شرايط مرزي بر ضرايب مقاومتي يك پرتابه

تحليل حركت شتابدار يك زيرسطحي نيازمند آشنايي با معادلات حركت وسيله در دو حالت دائم و غيردائم است. دو نيروي مقاومت هيدروديناميكي و جرم افزوده از جمله مجهولات معادلات حركت است كه به صورت ضرايب هيدروديناميكي بيان مي‌شوند. شرايط مرزي و محيطي دو عامل تاثير گذار در محاسبه اين ضرايب هستند. نمونه‌اي از اين موارد، حركت پرتابه‌ها در داخل محفظه‌اي با انتهاي باز است. در اين حركت به علت اينكه پرتابه داراي حركت شتاب‌دار است؛ نيروي وارد بر پرتابه متفاوت از حركت در فضاي آزاد است. ضرايب هيدروديناميكي يك پرتابه با استفاده از نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي محاسبه شده است. در ابتدا ضرايب دائم وسيله با استفاده از حركت بدون شتاب زيرسطحي در راستاي محوري تعيين مي¬شود. براي محاسبه ضرايب غير دائم از حركت شتاب‌دار در راستاي محوري وسيله الگو گرفته و اختلاف نيروي حاصل با نيروي حالت دائم، به عنوان عامل ضريب جرم افزوده تعيين شده است. با نزديك شدن مرز‌هاي جامد به بدنه يك پرتابه ضرايب مقاومت هيدروديناميكي و جرم افزوده افزايش مي‌يابد. نتايج شبيه‌سازي يك پرتابه با بدنه مشخص نشان مي-دهد كه نزديكي مرز‌هاي جامد به بدنه در لحظه خروج از محفظه¬ي پرتاب باعث رفتار غيرخطي در روند افزايشي ضريب درگ مي¬شود. اين رفتار حاصل از تغييرات توزيع فشار در اطراف بدنه و تداخل لايه مرزي سطح بدنه و محفظه پرتاب در اين نواحي است. همچنين ورود آب به داخل محفظه باعث تغيير در رفتار ضريب درگ مي¬شود كه با كاهش قطر محفظه پرتاب، تغييرات ضريب درگ بهبود مي¬يابد.