شبیه سازی عددی گرمایش آیرودینامیکی اسپایک یک موتور رم جت در ماخ پروازی ۲

با تشکیل امواج فشاری بر روی اسپایک یک موتور رم جت که در ماخ ۲ پرواز می کند، شار حرارتی به بدنه استپایک نونفوذ کرده که با توجه به جنس بدنه و روی آن، دمای قست های مختلف برحسب زمان افزایش می یابد. در این مقاله گرمایش آیرودینامیک اسپایک یک موتور رم جت با استواده از روش دینامیک سیالات محاسباتی با رویکرد حجم محدود به صورت گذرا بررسی شده است. تحلیل ها برای دو جنس فولاد و آلومینیوم و عایق با ضخامت مختلف بررسی شده است. ابتدا شبیه سازی در نرم افزار فلوئنت به صورت پایا انجام شده و مرز اسپایک عایق درنظر گرفته شده تا جریان سیال همگرا شود. سپس حل گذرا با شرایط اولیه حالت پایا شروع می شود. برای حل همزمان مساله برای فاز جامد(اسپایک) و سیال (هوا) از شرط مرزی کوپلینگ برای دیواره ی اسپایک استفاده شده است. نتایج تغییرات حرارت در مدت ۲۰ ثانیه برای ۴ نقطه مختلف بر روی محور مرکزی اسپایک به صورت نمودار دما زمان نشان داده شد که در همه ی این نقاط تقریبا کمترین دما مربوط به حالت عایق بوده است. به طوری که در یک نقطه x=۱۰cm دمای ۱۶۰ کلوین از حالت آلمینیوم و ۱۳۰ کلوین از فولاد در لحظه ۱۰ ثانیه مشاهده شده استت. از این جهت استفاده از عایق مناست ترین گزینه برای بهبود خوار حرارتی اسپایک با توجه به افزایش ناگهانی دمای هوا بعد از فرآیند شوک می باشد

Keywords:

دینامیک سیالات محاسباتی , توزیع دما در استپایک , رم جت , مافوق صوت