تحليل عددي تأثير تزريق سوخت بر بردار نيروي پيش‌ ران موتور جت با نازل داراي دو گلوگاه

Numerical Analysis of Fuel Injection Impacts on Thrust-Vectoring in a Dual Throat Nozzle

يكي از مؤثرترين روش‌هاي تغيير بردار پيش‌رانش موتورهاي جت، استفاده از نازل داراي دو گلوگاه و تزريق سوخت در گلوگاه بالادستي مي­باشد. پژوهش حاضر به بررسي عملكرد يك سيستم كنترل بردار تراست با هندسۀ نازل داراي دو گلوگاه مي‌پردازد. تأثير تزريق جانبي سوخت بر پارامترهاي عملكردي نازل شامل ضريب تخليه، ضريب تراست، زاويۀ برداردهي، بازدهي برداردهي، نسبت تراست به دبي جرمي و درصد افت تراست مورد مطالعه قرار گرفته‌است. در اين پژوهش تزريق هفت سوخت مختلف شامل متان، اتان، پروپان، اكتان، سوخت ديزل، كروسين و نفت‌گاز به‌صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفته‌است. نتايج نشان مي‌دهند كه تزريق سوخت‌هاي سنگين‌تر موجب ايجاد ضريب تخليۀ بالاتري مي‌گردد؛ اما بيشترين زاويۀ برداردهي در جريان غيراحتراقي توسط سوخت ديزل و اكتان ايجاد مي‌شود. به‌طور كلي مي‌توان گفت كه تزريق سوخت‌هاي سبك از نظر ضريب تراست، بازدهي برداردهي و نسبت تراست به دبي جرمي عملكرد بهتري دارند، ولي سوخت‌هاي سنگين از نظر ضريب تخليه، زاويۀ برداردهي و درصد افت تراست بهتر مي ­باشند.

Today, the Dual-throat Nozzles are known as one of the most effective approaches for fluidic thrust vectoring. The present study investigates the performance of a dual throat fluidic thrust-vectoring nozzle. The impacts of fuel secondary injection on performance parameters including discharge coefficient, system thrust ratio, pitch thrust-vector angle, pitch thrust-vectoring efficiency, thrust-to-mass-flow ratio and thrust-loss percentage are presented. Injection of seven different fuels including methane, ethane, propane, octane, diesel fuel, kerosene and gasoil have been investigated. Both reacting and non-reaction conditions have been studied. The results show that heavier fuels provide higher discharge coefficients. On the other hand, light fuels have higher thrust ratios. In the non-reacting conditions, diesel fuel and octane have the largest thrust-vector angle,. In general, light fuels offer a better performance in terms of thrust ratio, thrust-vectoring efficiency and thrust-to-mass-flow ratio, whereas heavy fuels have a better performance in terms of discharge coefficient, thrust-vector angle and thrust-loss percentage.