بررسي عددي اثرات تزريق جت صوتي سيال بر مشخصات ميدان جريان و كارايي كنترل بردار تراست در نازل مافوق صوت

Numerical investigation of sonic jet injection effects on flow field structure and thrust vector control performance in a supersonic nozzle

تاثير تزريق جت صوتي سيال ثانويه در بخش واگراي نازل مافوق صوت بر ساختار ميدان جريان و كارايي كنترل بردار تراست، به‌صورت عددي مورد مطالعه قرار گرفته است. كد عددي توسعه‌يافته سه‌بعدي و چند بلوكي، براي مدل‌سازي پيچيدگي‌هاي ناشي از آشفتگي جريان، از مدل k-? SST استفاده شده است. ميدان محاسباتي مورد استفاده به‌صورت با سازمان بوده و نتايج نخستين شبيه‌سازي با نتايج حاصل از تحقيقات آزمايشگاهي گذشته صحت‌سنجي شده است. تغيير قدرت جت تزريقي، به كمك تغيير سطح مقطع تزريق و همچنين تغيير نسبت فشار تزريق به فشار نازل ايجاد مي شود. افزايش قدرت تزريق تغييراتي را در كارايي اين روش كنترلي ايجاد كرده كه گاهي سبب كاهش كارايي آن شده است. در اين تحقيق علاوه‌بر تشريح كامل پديده‌هاي فيزيكي پيچيده موجود در اين جريان، محدوه افزايش قدرت تزريق جهت افزايش راندمان سيستم ارايه شده است. در محدوده مجاز دبي تزريق ثانويه، افزايش دبي تزريق سبب كاهش ضريب تقويت، افزايش زاويه انحراف به‌عنوان مهم‌ترين پارامتر مجموعه كنترلي و افزايش نيروي پيشران محوري مي‌شود. در خارج از بازه مجاز محاسبه‌شده پارامترهاي كارايي رفتار متفاوتي از خود نشان مي‌دهند كه بيانگر افت شديد كارايي است.

Effects of secondary sonic jet injection in divergent part of supersonic nozzle on flow field structure and thrust vector control performance has been numerically analyzed. Three dimensional multi-blocks extended numerical code has been used to model the complexity of turbulence flow by k-? SST model. Structured computational domain has been applied and the initial results of simulation were validated by the previous experimental result. Different injection power is generated by varying the injection surface and pressure ratio with respect to throat pressure. Injection power increment causes changes in performance and sometimes lowers it. In the current research, aside from a description of complete complex flow features, allowable power range to increase system performance has been presented. In this range, increasing the injection mass flow rate decreases the amplification factor, but increases the deflection angle and axial thrust augmentation as the most important performance parameters. Out of estimated range for allowable mass power injection performance parameters behave differently, which demonstrates a drastic drop in performance.