شبیه‌سازی عددی جریان ابرصوتی حول بدنه های سرپخ و باریک نوک‌تیز

Abstract

چکیده در این مقاله، شبیه‌سازی جریان ابرصوتی حول دماغه با حل معادلات ناویر-استوکس به صورت عددی انجام گرفته است. با توجه به اینکه حل این معادلات به فرم کامل به حافظه و زمان زیاد رایانه نیاز دارد، در بیشتر موارد از فرم ساده ‌شده آنها استفاده می‌شود. در این بررسی، محاسبه مشخصات جریان ابرصوتی، همچون گرمایش آیرودینامیکی و اصطکاک پوسته‌ای سطح حول بدنه‌های سرپخ و نوک‌تیز، به وسیله حل کامل معادلات لایه‌مرزی تراکم پذیر در رژیم‌های آرام، گذرا و آشفته انجام شده است. تعیین میزان گرمایش حرارتی اعمالی روی سطح به واسطه حل کامل میدان‌های جریان غیرلزج و لزج بعد از موج ضربه‌ای جلو دماغه جسم امکان‌پذیر است. ابتدا، جریان غیرلزج در لایه شوک حول جسم حل شده و سپس با استفاده از نتایج آن خواص لبه لایه مرزی و همچنین خطوط جریان روی سطح محاسبه شده‌ است. برای حل معادلات متوسط‌گیری شده، مدل‌های آشفتگی دولایه‌ای به کار رفته ‌است. معادلات به وسیله تبدیل لوی- لیز به مختصات شامل خطوط جریان منتقل شده و سپس با توجه به طبیعت سهموی آنان به صورت قدم به قدم حل شده‌اند. حل عددی معادلات به‌ روش تفاضل محدود سه نقطه‌ای ضمنی انجام گرفته ‌است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با نتایج تجربی و عددی دیگران مورد مقایسه قرار گرفته که تطابق خوبی را نشان می‌دهند.