محاسبه گشتاور مگنوس و استهلاک چرخشی یک گلوله

جریان در اطراف یک گلوله چرخش-پایدار (Roll Stabilized) با استفاده از نرم‌افزار Fluent که یک کد دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) می‌‌باشد، شبیه‌سازی شده است. قطر و طول گلوله مورد حل 62/1 و 59/7 سانتی‌متر بوده و یک گلوله آموزشی می‌باشد. هدف، پیش‌بینی و محاسبه گشتاورها و نیروهای مگنوس و استهلاک چرخشی (Roll Damping) گلوله بوده است. اعداد ماخی که مساله در آنها بررسی شده، 6/0، 5/2 و 5/4 می‌باشد. نتایج حل پایا نشان می‌دهد که نیروهای پسا، عمودی، گشتاور پیچ و مرکز فشارِ نیروهای عمودی با خطایی حدود 10٪ منطبق بر نتایج تجربی می‌باشند اما به دلیل اختلاف نتایج نیرو و گشتاور مگنوس حاصل از حل پایا با نتایج تجربی، در رژیم گذر صوتی و زیر صوت حل پایا کافی نبوده و از این رو ضروری به نظر رسید که در این نواحی سرعتی از مدل وابسته به زمان DES (Detached Eddy Simulatin) استفاده گردد. این مدل یک مدل تغییر یافته بهینه شده و وابسته به زمان از مدل Spalart-Almaras می‌باشد. نتایج حاصل از حل با مدل اخیر در سرعت‌های زیرصوت با نتایج تجربی همخوانی خوبی دارد. علاوه بر موارد فوق نتایج ضرایب استهلاک چرخشی حاصل از دو حل گذرا و پایا با هم مطابقت داشته و خطای محاسبات در حدود 15٪ می‌باشد.

Keywords:

مگنوس , استهلاک چرخشی , FLUENT , CFD.