شبيه‌سازي عددي ميدان جريان تراكم‌پذير سه بعدي در سيستم كنترل‌بردار نيـروي پيشران با تيغه‌هاي منحرف كننده جريان

Numerical Simulation of 3D Compressible Flow Field in Thrust Vector Control System with Jet Vanes

هدف از اين مقاله، بررسي جريان سه بعدي در يك سيستم كنترل بردار نيروي پيشران داراي چهار تيغه ي منحرف كننده عمود بر هم در داخل پوشش قرار گرفته در قسمت عقب يك نازل همگرا و واگرا مي باشد. در شبيه سازي هاي عددي سه بعدي انجام شده، معادلات سه بعدي ناوير استوكس ميانگين گيري شده زماني به همراه مدل آشفتگي RNG k-ε در شبكه بي سازمان هرمي حل شده است. تمام ويژگي هاي اساسي جريان شامل تداخل موج هاي شوك توليد شده توسط تيغه ها بر روي ديواره ي پوشش و عملكرد آئروديناميكي تيغه هاي قرار گرفته در داخل پوشش با حل عددي بررسي شده اند. همچنين اثر تغيير پارامترهاي زواياي پيچ و ياو تيغه ها، نيم زاويه راس تيغه و فشار محفظه بر نيروي جانبي و نيروي پيشران كل سيستم بررسي شده است. نتايج نشان مي دهد كه با افزايش زواياي پيچ و ياو تيغه ها تا زاويه 30 درجه، نيروي جانبي كل افزايش مي يابد ولي پس از آن با انحراف بيشتر تيغه ها، نيروي جانبي كاهش خواهد يافت. همچنين مشاهده شد كه در هر زاويه حمله، با افزايش زاويه نيم راس تيغه ها، نيروي جانبي و نيروي پيشران كل سيستم كاهش مي يابد. اثر تغيير پارامتر فشار محفظه بر نيروي جانبي و نيروي پيشران كل نيز به بررسي گرديده است.

The purpose of this paper is to investigate the 3D flow in a thrust vector control system with four perpendicular vanes within a shroud which is attached to the end of a converging- diverging nozzle in the 3D simulations , the time averaged Navier Stokes equations (RANS) with RNG k-ε turbulence model were solved using an unstructured tetrahedral grid. The important features of the flow consisting the interactions of the shock waves generated by the vanes on the shroud wall and aerodynamic operation of jet vanes located in shroud were studied numerically. Effects of changing the pitch and yaw angles of the vanes, deflection angle and chamber pressure on the side force and the main thrust of the system are studied. The results show that by increasing the pitch and yaw angels of the vane up to 30 degree, the side force increases, but after that the side force will decrease. Also, it was observed that at each angle of attack, the side force and axial force of the system fall down with deflection angle. Effects of the chamber pressure on the axial and side forces are also presented.