طراحي آيروديناميكي دوبعدي ورودي هواي S-شكل موتور توربوجت با در نظر گرفتن اثرات دماغه

2-D Aerodynamic Design of Turbojet Engine S-shaped Air Intake Considering the Engine Nose Effects

يكي از روش‌هاي طراحي آيروديناميكي مجاري داخلي S-شكل، روش طراحي معكوس مي‌باشد. در اينگونه مسايل، هندسه ديواره‌ها، مجهول و توزيع فشار در راستاي آنها، معلوم است. براي اين منظور از يك روش جديد طراحي معكوس بنام ريسمان انعطاف پذير براي طراحي معكوس مجراي S-شكل استفاده مي‌شود. در اين روش، ديواره‌هاي مجهول مجرا تحت الگوريتمي بر مبناي حركت ريسمان انعطاف پذير، از يك حدس اوليه تا رسيدن به هندسه نهايي و متناظر با توزيع فشار هدف، تغيير شكل مي‌دهند. جهت طراحي دو بعدي ورودي هواي S-شكل يك موتور توربوجت، ابتدا با توجه به عدد ماخ پروازي پرنده و شرايط مورد نياز در ورودي به موتور، با تركيب كد طراحي معكوس و حل كننده جريان اويلري (جريان ايده آل) طراحي دو بعدي اوليه بدون در نظر گرفتن اثرات دماغه موتور صورت مي‌گيرد. سپس، لبه ورودي مجرا بگونه‌اي طراحي مي‌شود كه جريان روي پوسته بيروني مجرا مافوق صوت نگردد. در مرحله بعد، با تقسيم‌بندي محدوده شبكه‌بندي به دو قسمت، كد اويلري حل جريان براي در نظر گرفتن اثرات دماغه موتور توسعه داده شده و پس از تركيب آن با كد طراحي معكوس، طراحي مجراي ورودي هوا همراه با دماغه موتور صورت مي‌گيرد. در نهايت با تحليل عددي مجراي طراحي شده، صحت عملكرد روش طراحي تاييد مي‌گردد.

Inverse design is one of the design methods of aerodynamic ducts such as S-duct intakes. In these problems, the duct geometry is unknown but the pressure distributions along the walls are given. In this paper, a new inverse design method called “flexible string method” is introduced. In this method, the duct walls are modified from initial guess to final shape based on the flexible string movement algorithm according to pressure distribution. At first, in order to practical design of a 2D jet engine S-shaped air intake according to flight Mach No. and required conditions in the jet engine intake, a preliminary duct is designed using an inverse design algorithm and an Euler flow solver (with no considering the jet engine nose effects). Design of the lips engine is the second step. At the third step, the effect of the jet nose is considered. Finally the design of S-shaped duct is analyzed with a viscous code to study the performance of the designed duct.