شبیه سازی عددی میدان جریان تراکم پذیر در سیستم کنترل بردار تراست با تیغه های منحرف کننده

هدف از این تحقیق، بدست آوردن مشخصه های سیستم کنترل بردار تراست با چهار تیغه ی منحرف کننده عمود بر هم در داخل پوشش و قرار گرفته در قسمت عقب نازل موتور موشک می باشد. از اینرو، به منظور دریافت درک روشنی از رفتار جریان تراکم پذیر لزج اطراف تیغه ی سه بعدی، در ابتدا، آنالیز عددی و تحلیلی میدان جریان مافوق صوت پیرامون ایرفویل دوگوه ای انجام شد. سپس، شبیه سازی های عددی سه بعدی به منظور تعیین مشخصه های سیستم انجام شدند. معادلات سه بعدی ناویر استوکس به همراه مدل آشفتگی rng k-? با شبکه بندی نامنظم حل شدند. تمام مشخصه های اساسی جریان شامل تداخل دینامیکی سیال، تداخل موج های شوک تولید شده توسط تیغه ها بر روی دیواره ی پوشش و عملکرد آئرودینامیکی تیغه های قرار گرفته در داخل پوشش با حل عددی بدست آمدند. همچنین اثر تغییر پارامترهای زوایای پیچ و یاو تیغه ها، فشار محفظه و نیم زاویه راس تیغه بر نیروی جانبی کل و افت تراست سیستم بدست آمد. نتایج حاصل از تغییر زوایای پیچ و یاو تیغه ها بدین گونه بدست آمد که با افزایش آنها، ناحیه بیشتری در صفحه خروجی نازل تحت تاثیر شوک های مایل تشکیل شده توسط تیغه ها قرار گرفت که باعث کاهش بیشتری در ممنتوم خروجی شد و در نهایت افت تراست کل را به همراه داشت. همچنین با انحراف تیغه ها تا زاویه 30 درجه، به دلیل افزایش اختلاف فشار بین سطوح رو به باد و پشت به باد تیغه ها، نیروی جانبی کل سیستم به حداکثر مقدار خود رسید، اما پس از آن با انحراف بیشتر تیغه ها، کاهش یافت که یک علت آن کاهش عدد ماخ در قسمت پشت تیغه ها به سبب اشغال سطح وسیعی از خروجی نازل توسط تیغه ها بدست آمد و دلیل دیگر آن نیز افزایش ناگهانی نیروی جانبی تولید شده توسط پوشش به علت تقاطع شوک-شوک بر روی دیواره اش بود، از آنجا که این نیرو در خلاف جهت نیروی جانبی تولید شده توسط تیغه ها بود، نیروی جانبی کل را کاهش داد. با بررسی نتایج حاصل از افزایش نیم زاویه راس تیغه ها نیز مشاهده شد که در هر زاویه حمله، با افزایش نیم زاویه راس، نیروی جانبی و تراست کل سیستم کاهش یافته است. تیغه منحرف کننده به علت دارا بودن ضخامت، اختلاف فشاری بین قسمت جلویی و عقبی اش بوجود می آورد. این اختلاف فشار منجر به تولید نیروی درگ نامطلوب می شود، که افت تراست کل و نیروی جانبی کل را به همراه دارد. هرچه نیم زاویه راس تیغه افزایش یابد، ضخامت آن بیشتر شده و در نتیجه به علت افزایش اختلاف فشار بر روی آن، نیروی درگ نامطلوب نیز بیشتر می شود. در نهایت با زیاد شدن نیروی درگ تراست کل و نیروی جانبی کل کاهش بیشتری می یابند. اثر تغییر پارامتر فشار محفظه بر نیروی جانبی و تراست کل نیز بدین صورت است، که با افزایش فشار محفظه، دبی جرمی جریان افزایش یافته که این منجر به افزایش نیروی جانبی و تراست کل می شود.