آمار

تعداد نشریات36
تعداد شماره‌ها1,192
تعداد مقالات8,579
تعداد مشاهده مقاله6,988,708
تعداد دریافت فایل اصل مقاله4,032,557
حسنی, مهدی, حقیری, عبدالعلی, اسلامی, محمد هادی. (1400). بررسی تجربی اثر آیرواسپایک بر کاهش پسای سه نوع دماغه پخ در عدد ماخ 6.4. پدافند الکترونیکی و سایبری, 10(1), 55-67.
مهدی حسنی; عبدالعلی حقیری; محمد هادی اسلامی. "بررسی تجربی اثر آیرواسپایک بر کاهش پسای سه نوع دماغه پخ در عدد ماخ 6.4". پدافند الکترونیکی و سایبری, 10, 1, 1400, 55-67.
حسنی, مهدی, حقیری, عبدالعلی, اسلامی, محمد هادی. (1400). 'بررسی تجربی اثر آیرواسپایک بر کاهش پسای سه نوع دماغه پخ در عدد ماخ 6.4', پدافند الکترونیکی و سایبری, 10(1), pp. 55-67.
حسنی, مهدی, حقیری, عبدالعلی, اسلامی, محمد هادی. بررسی تجربی اثر آیرواسپایک بر کاهش پسای سه نوع دماغه پخ در عدد ماخ 6.4. پدافند الکترونیکی و سایبری, 1400; 10(1): 55-67.

بررسی تجربی اثر آیرواسپایک بر کاهش پسای سه نوع دماغه پخ در عدد ماخ 6.4

مکانیک سیالات و آیرودینامیک
مقاله 4، دوره 10، شماره 1 - شماره پیاپی 27، خرداد 1400، صفحه 55-67    اصل مقاله (630.97 K)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
نویسندگان
مهدی حسنی1؛ عبدالعلی حقیری* 2؛ محمد هادی اسلامی3
1دانشگاه افسری و تربیت پاسداری امام حسین علیه السلام
2دانشکده فنی و مهندسی - گروه هوافضا
3دانشکده فنی و مهندسی
تاریخ دریافت: 30 فروردین 1400،  تاریخ بازنگری: 17 تیر 1400،  تاریخ پذیرش: 08 شهریور 1400 
چکیده
چالش اصلی پیش روی طراحان اجسام پرنده ماوراء صوت، میزان قابل‌توجه پسای فشاری و گرمایش آئرودینامیکی است. اگرچه دماغه­های پخ برای توزیع بهتر گرما ترجیح داده می­شوند لیکن نیروی پسای زیادی تولید می­کنند. اسپایک­ها و آیرودیسک­ها ابزار کارآمدی برای کاهش پسا و گرمایش هستند. در این تحقیق اثرات هندسه آیرواسپایک در کاهش پسای سه نوع دماغه پخ نیم کروی، تریدنت و HB1، در یک تونل باد ماوراء صوت ارزیابی‌شده است. آزمایش‌ها بر روی دماغه­های پخ در شرایط با و بدون آیرواسپایک در عدد ماخ 6.4  با اندازه­گیری نیروی پسا و مشاهده امواج ضربه­ای با استفاده از روش شیلیرین انجام‌شده است. برای این مطالعه دو آیرواسپایک نیم کروی با نسبت طول به قطر 1 و 2 در نظر گرفته شد. نتایج نشان می­دهند که در هر سه دماغه، آیرواسپایک با تبدیل موج کمانی قوی به امواج ضعیف و به دنبال آن ناحیه چرخشی یا منطقه هوای مرده، موجب کاهش فشار در جلوی دماغه و اعمال پسای کمتر می­گردد. عامل اصلی کاهش پسا، دماغه آیرواسپایک بوده و نسبت بهینه طول به قطر اسپایک با هندسه دماغه پخ تغییر می­کند. بیشترین کاهش پسا به میزان 74.8 درصد برای آیرودیسک با نسبت طول به قطر 2 در دماغه پخ نیم کروی مشاهده گردید.
کلیدواژه‌ها
تونل باد ماوراء صوت؛ دماغه‌های پخ؛ آیرواسپایک؛ کاهش پسا
عنوان مقاله [English]
The Experimental Study of the Effect of Aerospike on Reducing the Drag of Three Types of Blunt Noses at Mach Number of 6.4
نویسندگان [English]
mahdi hasani1؛ abdolali haghiri2؛ mohammad hadi eslami3
1Imam Hossein University for Training officers & Guards
2دانشگاه امام حسین (ع)
3دانشگاه امام حسین (ع)
چکیده [English]
The main challenges facing the designers of hypersonic flying objects are the significant amount of pressure drag and aerodynamic heating. However, blunt noses are preferred for better heat distribution, but they produce a lot of drag force. Spikes and aero disks are effective tools for reducing drag and heating. In this study, the effects of aerospike geometry on the drag reduction of three types of hemispherical, Trident and HB1 noses, in a hypersonic wind tunnel have been evaluated. Experiments were performed on blunt noses in the two conditions of with and without aerospike at Mach number of 6.4 by measuring the drag force and observing the shock waves using the Schlieren technique. For this study, two hemispherical aerospikes with length to diameter ratios of 1 and 2 were considered. The results show that in all three noses, the aerospike converts a strong bow shock into a weak shock, and followed by a rotational zone or dead air zone, reduces the pressure in front of the nose and hence, leads to less drag exertion. The main cause of drag reduction is the aerospike nose and the optimal spike length to diameter ratio is with the blunt nose geometry. The highest drag reduction of 74.8% is observed for an aero disk with the length to diameter ratio of 2 in the hemispherical blunt nose.
کلیدواژه‌ها [English]
Hypersonic Wind Tunnel, Blunt Noses, Aerospike, Drag Reduction
مراجع
  1. Manigandan, S. and Sruthisree, K. N. “Numerical Analysis of Slotted Aerospike for Drag Reduction”, International Conference on Recent Advances in Fluid and Thermal Sciences, 2019.##
  2. Anderson, J. D. “Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics”, AIAA, 2006.##
  3. Shashank, K., Suzuki, K., and Rathakrishnan, E. “Effect of Vortex-Size Around Spike Root and Body Base on Possible Hypersonic Drag Reduction”, The Seventh International Colloquium on Bluff Body Aerodynamics and Applications, Shanghai, China, 2012.##
  4. Menezes, V., Saravanan, S., and Reddy, K. P. J. “Shock Tunnel Study of Spiked Aerodynamic Bodies Flying at Hypersonic Mach Number”, Shock Waves, Vol. 12, No. 3, pp.197-204, 2002.##
  5. McMahon, H. M. “An Experimental Study of the Effect of Mass Ejection at the Stagnation Point of a Blunt Body”, Memo. Hypersonic Res. Project, No.42, 1959.##
  6. Meyer, B., Nelson, H. F., and Riggins, D. W. “Hypersonic Drag and Heat-Transfer Reduction Using a Forward-Facing Jet”, J. Aircr, Vol. 38, pp.680-686, 2001.##
  7. Riggins, D. W., Nelson, H. F., and Johnson, E. “Blunt-Body Wave Drag Reduction Using Focused Energy Deposition”, AIAA J, Vol. 37, No. 4, pp. 460-467, 1999.##
  8. Marsh, J. J., Myrabo, L. N., Messitt, D. G., And Nagamatsu, H. T. “Experimental Investigation of the Hypersonic air Spike inlet at Mach 10”, 34th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, 1996.##
  9. Haibo, L. and Liu, W. “Nummerical Simulation in Influence of Forward-Facing Cavity on Aerodynamic Heating of Hypersonic Vehicle”,  Procedia Eng, Vol. 29, pp.4096-4100, 2012.##
  10. Rajesh, Y. and Guven, U. “Aerodynamic Heating of a Hypersonic Projectile with Forward-Facing Ellipsoid Cavity at Nose”, J. Spacecr. Rockets, Vol. 52, No. 1, pp.157-165, 2015.##
  11. ajesh, Y. And Guven, U. “Aerothermodynamics of a Hypersonic Vehicle with a Forward Facing Parabolic Cavity at Nose”, Proc. Inst. Mech. Eng., Part G, pp.1863-1874, 2015.##
  12. Bogdonoff, S. M. and Irwin, E. V. “Preliminary Investigations of Spiked Bodies at Hypersonic Speeds”, J. Aerosp. Sci, Vol. 26, No. 2, pp.65-74, 1959.##
  13. Mehta, R. “Flow Field Computations over Conical, Disc and Flat Spiked Body at Mach 6”, 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting including The New Horizons Forum and Aerospace Exposition, 2009.##
  14. Schnepf, C. h., Wysocki, O., and Schülein, E. “Wave Drag Reduction Due to a Self-Aligning Aerodisk”, Progress in Flight Physics, Vol. 7, pp.475-488, 2015.##
  15. Gerdroodbary, M. B. and Hosseinalipour, S. M. “Numerical Simulation of Hypersonic Flow over Highly Blunted Cones with Spike”, Acta Astronaut, Vol. 67, pp.180-193, 2010.##
  16. Schülein, E. “Wave Drag Reduction Approach for Blunt Bodies at High Angles of Attack: Proof-Of-Concept Experiments”, 4th Flow Control Conference, 2008.##
  17. Ahmed, M. Y. M. and Qin, N. “Recent Advances in the Aerothermodynamics of Spiked Hypersonic Vehicles”, Prog. Aerosp. Sci, Vol. 47, pp.425-449, 2011.##
  18. Kalimuthu, R. and Rathakrishnan, E. “Aerospike for Drag Reduction in Hypersonic Flow”, 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2008.##
  19. Yamauchi, M., Fujii, K., and Higashino, F. “Numerical Investigation of Supersonic Flows around a Spiked Blunt Body”, J. Spacecr. Rockets, Vol. 32, pp.32-42, 1995.##
  20. Hutt, G. R., and Howe, A. J. “Forward Facing Spike Effects on Bodies of Different Cross Section in Supersonic Flow”,  Aeronaut. J, Vol. 93, pp.229-234, 1989.##
  21. Ahmed, M. Y. M. and Qin, N. “Metamodels for Aerothermodynamic Design Optimization of Hypersonic Spiked Blunt Bodies”, Aerosp. Sci. Technol, Vol. 14, pp.364-376, 2010.##
  22. Crawford, D. H. “Investigation of the Flow over a Spiked-Nose Hemisphere-Cylinder at a Mach Number of 6.8”, NASA/TM, 1959.##
  23. Motoyama, N., Mihara, K., Miyajima, R., Watanuki, T., and Kubota, H. “Thermal Protection and Drag Reduction with Use of Spike in Hypersonic Flow”, 10th AIAA/NAL-NASDA-ISAS International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference, 2001.##
  24. Kalimuthu, R., Mehta, R. C., and Rathakrishnan, E. “Experimental Investigation on Spiked Body in Hypersonic Flow”, Aeronaut. J, Vol. 112, pp.593-598, 2008.##
  25. Ajmal, M., Durrani, N., and Saeed, H. A. “Design of Spiked Hemispherical Body in Hypersonic Flow”, 12th International Bhurban Conference on Applied Sciences and Technology, pp. 453-459, 2015.##
  26. Wang, Z. G., Sun, X.W., Huang, W., Li, S. B., and Yan, L. “Experimental Investigation on Drag and Heat Flux Reduction in Supersonic/Hypersonic Flows: a Survey”, Acta Astronaut, Vol. 129, pp.95-110, 2016.##
  27. Schnepf, C., Wysocki, O., and Schülein, E. “Wave Drag Reduction with a Self-Aligning Aerodisk on a Missile Configuration”, Progress in Flight Physics, Vol. 9, pp.149-172, 2017.##
  28. Ahmed, M. Y. M. and Qin, N. “Drag Reduction Using Aerodisks for Hypersonic Hemispherical Bodies”, J. Spacecr. Rockets, Vol. 47, pp.62-80, 2010.##
  29. Kulkarni, V., Menezes, V. and Reddy, K. P. J. “Effectiveness of Aerospike for Drag Reduction on a Blunt Cone in Hypersonic Flow”,  J. Spacecr. Rockets, Vol. 47, pp.542-544, 2010.##
  30. Tahani, M., Karimi, M. S., Motlagh, A. M., and Mirmahdian, S. “Numerical Investigation of Drag and Heat Reduction in Hypersonic Spiked Blunt Bodies”, Heat Mass Transfer, Vol. 49, pp. 1369-1384, 2013.##
  31. Huebner, L., Anthony, M., and Boudreaux, E. “Experimental Results on the Feasibility of an Aerospike for Hypersonic Missiles”, 33rd Aerospace sciences meeting and exhibit, 1995.##
  32. Hasani, M., Haghiri, A., and Islamy, M. “Investigation of Spike Length on Wave Drag Reduction of Standard Model in Hypersonic Flow”, J. Solid Fluid Mechanics, Vol. 10, pp.177-192, 2020. (In Persian)##
  33. Bertin, J. J. “Advances in Hypersonies- Volume 1 Defining the Hypersonic Environment”, Springer Science+Business Media, New York, 1992.##
  34. Gray, J. D. “Summary Report on Aerodynamic Characteristics of Standard Models HB-1 and HB-2”, Arnold Engineering Development Center Arnold, Afb Tn, 1964.##
  35. Standard, British. “General Requirements For The Competence of Testing and Calibration Laboratories”, EN ISO/IEC 17025 , 2006.##
  36. Kalimuthu, R. and Rathakrishnan, E. “Aerospike for Drag Reduction in Hypersonic Flow”, 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2008.##
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 265
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 161