ارزيابي عددي جت عرضي پالسي در انحراف بردار تراست نازل

Numerical Assessment of the Pulse Crossing Jet in Nozzle Fluidic Thrust Vectoring Using Unsteady Reynolds-Averaged Navier–Stokes Turbulence Approach

در تحقيق حاضر، براي شبيه‌سازي تغييرات زماني ساختارهاي منسجم جريان آشفته و صرفه جويي زمان محاسبات، نرم افزاري با استفاده از رهيافت آشفتگي گذراي متوسط گيري رينولدز معادلات ناوير-استوكس توسعه يافته و از آن براي شبيه‌سازي عددي جت برخوردي در جريان خروجي نازل، تعيين دقيق ساختار جريان و ميزان انحراف بردار تراست استفاده شده است. از آنجاكه نرم‌افزار توسعه يافته به روش گذراي متوسط گيري رينولدز معادلات ناوير-استوكس قابليت استخراج فيزيك جريان‌هاي وابسته به زمان را دارد، از اينرو، در اين مقاله براي بررسي قابليت كد و اثر جت‌هاي برخوردي پالسي در كيفيت جريان خروجي نازل و ميزان تغيير در بردار تراست، به تحليل جت‌هاي پالسي با فركانس‌هاي 100 ،50و 200 هرتز پرداخته شده است. ابتدا اعتبارسنجي نتايج با مقايسه داده‌هاي تجربي صورت گرفته، سپس نحوه تغييرات و شكل گيري جت عرضي و تاثير آن بر ميدان جريان، توزيع فشار روي سطح نازل در فركانس‌هاي پالسي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. در اين مقاله، روابط حاكم بر رهيافت گذراي متوسط گيري رينولدز معادلات ناوير-استوكس تشريح و همچنين گام زماني و شرايط مرزي بكاررفته نيز ارائه گرديده است. گسسته سازي معادلات به روش حجم محدود صورت گرفته و براي بهبود دقت محاسبات، از شبكه‌بندي چندبلوكي باسازمان استفاده شده است.

In the present study, a software has been developed using the unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes method to simulate time variation of turbulence coherent structure and reduce computational cost and it is used for numerical simulation of a jet in the cross nozzle flow, accurate determination of the flow structure and nozzle fluidic thrust vectoring. Since this software can capture time dependent physics, in this paper, its capability has been investigated in the simulation of pulse jet in nozzle cross flow and variation of the fluidic thrust vectoring for three frequencies, 50, 100, and 200 Hz. Firstly, software validation has been performed by comparison the results with some experimental data, next, variation of jet in cross flow and its effect on the exhaust flow field and nozzle surface pressure distribution have been studied. Governing equation on the unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes algorithm has been explained and time step and applied boundary conditions have been presented. The Finite volume approach has been used for numerical discretization and the advection upstream splitting method has been utilized for flux computing. Also, to improve the solution accuracy, the multi-block grid and 2nd order monotonic upwind scheme for conservation laws method have been applied and to reduce computational time, the open multi-processing parallel approach has been used.