بررسي تجربي اثرات تزريق جريان ثانويه بر جريان خروجي نازل همگرا - واگرا در زواياي اريب مختلف

Experimental Investigation of the Effects of Secondary Flow Injection on the Exhausted Flow from the Convergent-Divergent Nozzle at Different Beveled Angles

در اين تحقيق با توجه‌ به اهميت كنترل بردار پيشران نازل‌هاي اريب، اثرات تزريق ثانويه بر ميزان انحراف جريان خروجي از نازل اريب همگرا - واگرا در شرايط فرا منبسط به‌صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور از سه نازل اريب با زاويه اريب 25، 45 و 65 درجه استفاده شده است. همچنين براي كنترل جهت جريان خروجي از نازل، يك مجراي همگرا براي تخليه جريان ثانويه به‌صورت عمود بر راستاي مركزي نازل در موقعيت 0.8 طول واگراي نازل نصب شده است. اثرات تغيير فشار سكون نازل اصلي و جريان ثانويه به همراه تغيير زاويه اريب نازل، پارامترهاي اصلي مورد بررسي در اين تحقيق مي‌باشند. ميزان انحراف جريان خروجي از نازل در شرايط مختلف از تصاوير سايه‌نگاري انجام شده، استخراج و نتايج آن ارائه شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه عملكرد نازل‌هاي اريب با زاويه اريب پايين همراه با تزريق ثانويه بسيار مناسب بوده و ميزان كنترل جريان در نازل‌هاي اريب تا زاويه 45 درجه ، بسيار مطلوب تر از نازل هاي با زاويه اريب بالا مي باشد. با افزايش زاويه اريب ، عملكرد نازل به‌شدت كاهش يافته، به‌طوري‌كه ميزان كاهش انحراف جريان در نازل اريب 45 درجه نسبت به نازل اريب 25 درجه نزديك به 3 درصد بوده در حالي كه اين انحراف در نازل اريب 65 درجه تا 83 درصد كاهش يافته است.

In this study, due to the importance of controlling the thrust vector of beveled nozzles, the effects of secondary injection on the output flow deviation from the convergent-divergent beveled nozzle have been investigated experimentally. For this purpose, three beveled nozzles with beveled angles of 25, 45, and 65 degrees have been used. In addition, to control the direction of the output flow from the nozzle, a convergent injector has been installed to discharge the secondary flow perpendicular to the center direction of the nozzle at 0.8 divergent nozzle length. The main parameters studied in this research are the effects of changing the stagnation pressure of the main nozzle and the secondary flow and changing the beveled nozzle angle. The output flow deviation from the nozzle in different conditions is extracted from the shadowgraph images, and the results are presented. These results indicate that the performance of beveled nozzles with a low beveled angle with secondary injection is outstanding. The output flow deflection angle changes up to 10.8 degrees for the relative mass flow rate is 18.2%. Furthermore, the results suggest that the flow control in beveled nozzles up to 45° angle has an outstanding performance. In higher angles, its performance is significantly reduced. The rate of reduction of flow deviation in the beveled nozzle of 45° compared to the beveled nozzle of 25° is approximately 3%. However, this value decreases approximately to 83% in the beveled nozzle of 65 degrees.