بررسي اثر طول اسپايك در كاهش پساي موجي يك مدل استاندارد در جريان ماورا ءصوت

Investigation of Spike Length on Wave Drag Reduction of Standard Model in Hypersonic Flow

ﮐﺎﻫﺶ ﭘﺴﺎ و ﮔﺮﻣﺎﯾﺶ آﯾﺮودﯾﻨﺎﻣﯿﮑﯽ در ﭘﺮواز ﻣﺎوراءﺻﻮت اﺟﺴﺎم ﭘﺮﻧﺪه ﯾﮑﯽ از ﭼﺎﻟﺶ ﻫﺎي ﻣﻬﻢ در اﯾﻦ ﻣﺤﺪوده ﺳﺮﻋﺖ اﺳﺖ. در ﭼﻨﺪ دﻫﻪ، اﺳﺘﻔﺎده از روش اﺳﭙﺎﯾﮏ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان اﺑﺰار ﻣﻨﺎﺳﺐ در ﮐﺎﻫﺶ ﭘﺴﺎي آﯾﺮودﯾﻨﺎﻣﯿﮏ ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﮐﺎرﺷﻨﺎﺳﺎن ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ و ﺗﺤﻘﯿﻘﺎت زﯾﺎدي در ﺑﻬﯿﻨﻪ ﺳﺎزي ﻫﻨﺪﺳﻪ، اﺑﻌﺎد و ﻧﻮع آﯾﺮودﯾﺴﮏ اﺳﭙﺎﯾﮏ اﻧﺠﺎم ﻣﯽ ﺷﻮد. در اﯾﻦ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺑﺎ دو روش ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزي ﻋﺪدي و آزﻣﻮن ﺗﺠﺮﺑﯽ ﺗﻮﻧﻞ ﺑﺎد د ماوراءصوت و شبيه سازي عددي در عدد ماخ 6/4 مي باشد. در اين مطالعه اثر طول آيروديسك بر كاهش پساي مدل استاندارد مورد ارزيابي قرارگرفت. به همين منظور، از چهار آيروديسك با نسبت طول به قطر 0/5 ، 1، 1/5 و 2 استفاده گرديد. حل عددي با نتايج تجربي سازگاري قابل توجهي داشت و مشاهده گرديد كه آيروديسك تاثير قابل ملاحظه اي در كاهش پساي ماوراءصوت دماغه دارد و افزايش طول آن، مي تواند كاهش پساي بيشتري را فراهم كند. طبق نتايج حاصل شده، آيروديسك با نسبت طول به قطر2 با كاهش پساي 43درصدي، بهترين عملكرد را از خود نشان داد. ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﮔﺮدﯾﺪ ﮐﻪ اﻓﺰاﯾﺶ ﻃﻮل اﺳﭙﺎﯾﮏ، ﻣﻮﺟﺐ ﮐﺎﻫﺶ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﭘﺴﺎي ﻣﻮج دﻣﺎﻏﻪ ﺷﺪه و ﻧﺴﺒﺖ ﻃﻮل ﺑﻪ ﻗﻄﺮ 2 ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﭘﺴﺎي 43 درﺻﺪي، ﺑﻬﺘﺮﯾﻦ ﻋﻤﻠﮑﺮد را از ﺧﻮد ﻧﺸﺎن داده اﺳﺖ

Aerodynamic heating and drag reduction in hypersonic flying is one of the most important challenges in this speed range. In decades, the use of the spike method has been considered by the experts as an appropriate tool for aerodynamic drag reduction and a lot of research is done to optimize the geometry, dimensions and type of spike aerodisk. In this study, the effect of spike length on the wave drag reduction of a standard nose, HB1, in hypersonic flow regime was evaluated using two methods of numerical simulation and experimental test of hypersonic wind tunnel in Mach number 6.4. For this purpose, the amount of drag force applied to the model was investigated in four types of spikes with length to diameter ratios of 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0. The results indicate that the numerical solution has a significant adaptation with experimental results and, according to expectations, Spike has a considerable effect on the nose hypersonic drag reduction. It was also observed that the increase in spike length caused a further decrease in the nose wave drag and the length to diameter ratio of 2 with the drag reduction of 43% has shown the best performance.