بررسي عددي تاثير سطح مقطع تزريق جريان ثانويه بر ميزان چرخش زاويه بردار نيرو در نازل‌هاي داراي دو گلوگاه

Effect of Secondary Flow Injection Area on Thrust Vectoring Angle in Double Throat Nozzles

هدف اين تحقيق شبيه‌سازي عملكرد،‌ سيستم كنترل بردار تراست با استفاده از نازل‌هاي داراي دو گلوگاه است. هندسه نازل با ابعاد مشخص و جريان مافوق صوت تراكم‌پذير با سه مدل آشفتگي مختلف و نسبت فشار معين شبيه‌سازي شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه مدل آشفتگيSST K-? رفتار جريان درون نازل‌هاي داراي دو گلوگاه را به درستي پيش‌بيني مي‌كند.‌ پس از اعتبارسنجي حل عددي و مقايسه نتايج بدست آمده با نتايج تجربي موجود، تاثير پارامترهاي موثر،‌ نظير طول شيار ناحيه تزريق جريان ثانويه و درصد دبي جرمي ثانويه تزريق‌شده، بر عملكرد نازل و سيستم كنترل بردار تراست به كمك نازل‌هاي داراي دو گلوگاه مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است. بررسي نتايج عددي بدست آمده نشان مي‌دهد كه با كاهش طول شيار،‌ زاويه برداردهي و بازدهي سيستم كنترل بردار تراست افزايش مي‌يابد به طوري كه با كاهش طول شيار و با تزريق 7%‌ دبي جرمي ثانويه،‌ مقدار زاويه برداردهي نازل از 12درجه به 20 درجه مي‌رسد. با افزايش طول شيار تزريق جريان ثانويه، ‌ضريب تخليه و ضريب تراست نازل افزايش مي‌يابد. براي نمونه با چهار برابر نمودن طول شيار مقدار ضريب تخليه نازل حدود 10%‌ افزايش مي‌يابد. از طرفي كاهش طول شيار و افزايش دبي جرمي جريان ثانويه منجر به كاهش ضريب تخليه و ضريب تراست نازل مي‌شود.

The present paper discusses a technique that can be used to vector the exhaust flow in the pitch directions using Double Throat nozzle (DTN). Compressible and supersonic gas flow inside a Double Throat nozzle and its exhaust plume at specific nozzle pressure ratios have been numerically studied with several turbulence models. Numerical results reveal that, the SST k–? model gave the best results compared with the other models in time and accuracy. In the present research, effects of changes in injection area of secondary flow and percentage of secondary mass flow rate on performance of Double Throat nozzle and thrust vectoring system have been investigated. The predicted results show that by decreasing the value of secondary flow injection area in a case with 7% secondary injection, the thrust vector angle increases 12? to 20? and thrust vectoring efficiency will increase. But by increasing the value of secondary flow injection area, the thrust and discharge coefficient (10%) will increase. Also, when secondary mass flow rate increases, the discharge and thrust coefficient will decrease.