مطالعه عددي كاهش درگ آيروديناميكي دماغه‌ پخ با تركيب اسپايك و تزريق جت محوري و عرضي

Numerical study of aerodynamic drag reduction of blunt nose with hybrid of spike and axial and lateral jet injection

يكي از مهمترين موضوعاتي كه در آيروديناميك پرتابه‌ها مطرح است، كاهش درگ آيروديناميكي اجسام پروازي با مكانيزم‌هاي مختلفي است كه تحقيقات زيادي در سال‌هاي اخير به منظور شناخت عملكرد و تأثير پارامترهاي مختلف روي ميزان اثرگذاري اين روش‌ها انجام شده است. اين موضوع در موشك‌هاي با دماغه‌ي پخ از اهميت بيشتري برخوردار است. هدف از اين پژوهش، كاهش درگ آيروديناميكي دماغه‌هاي پخ با استفاده از نصب اسپايك در نقطه‌ي سكون دماغه و تزريق جت در نقاط مختلف روي اسپايك است. ابعاد هندسي اسپايك و تزريق جت از مقالات استخراج شده است. تزريق جت به صورت صوتي و عمود بر سطح اسپايك است. تحليل‌ها با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت و معادلات ناوير استوكس تراكم‌پذير، سه بعدي در حالت پايا و ناپايا در عدد ماخ جريان آزاد 89.1 و زواياي حمله‌ي مختلف انجام شده است. از آنجا كه حل عددي جريان روي اين مدل‌ها نيازمند سرعت پردازش و حافظه بالايي است، از سيستم پردازش موازي استفاده شده است. در اين شبيه سازي از شبكه باسازمان و مدل آشفتگي Kω –SST استفاده شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه كاهش درگ قابل ملاحظه ‌اي با استفاده از تركيب تزريق جت و اسپايك بدست مي‌آيد.

One of the mainchallenges existing in the field of missile aerodynamics is how to reduce the aerodynamic drag of aerospace vehicles through different mechanisms. Thus far, many investigations have been performed to determine the performance and influence of various parameters on the effectiveness of these mechanisms. The challenge particularly is more pronounced in missiles with a blunt nose. The aim of this study is to reduce the aerodynamic drag of such missiles using hybrid employment of mounted spike at the stagnation point of the nose in addition to jet injection at different positions on the spike. To this aim, spike and jet injection configurations are extracted from the literature. Jet injection is considered in the sonic regime and perpendicular to the surface of spike. All analyses are performed using Fluent software along with NavierStokes equations for compressible and threedimensional flow in both steady and unsteady states considering free stream at a Mach number of 1.89 and different angles of attach. Since the numerical simulation of these models requires high processing speed and memory, parallel processing system is employed. Additionally, structure grid and κω SST turbulence models are utilized. Results indicated that a significant drop in the drag is achieved using the hybrid utilization of jet injection and spike.