Loading...

Experimental Investigation of the Effect of the Bleed Slant Angle on the Performance and Stability of a Supersonic Air Intake

Abedi, Mahdi | 2014

640 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 46531 (45)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Aerospace Engineering
  6. Advisor(s): Soltani, Mohammad Reza
  7. Abstract:
  8. In the study of supersonic air intakes, two important issues including performance and stability are considered. In these types of intakes, when inlet mass flow rate is reduced to a specified amount, a self-sustained instability called Buzz phenomenon occurs. During this phenomenon, shocks and expansion waves oscillate ahead of the intake that will degrade the performance considerably due to the periodic pressure fluctuations inside the intake. In the current study, a supersonic axisymmetric air intake with mixed compression which has designed for a free stream Mach number of 2.0 has been tested were conducted for free stream Mach numbers of 1.8, 2.0, and 2.2, and the results were analyzed for both stability and performance characteristics. Furthermore, boundary layer suction method (bleed) over the compression ramp (cone) was used as a control strategy in order to increase the intake stability. To improve the stability and performance of the intake, four different tip cone geometries, one of them without bleed slot and others with bleed slot, with slant angle of 90˚, 60˚ and 45˚ were fabricated and tested, while keeping other effective parameters on the bleed design constant. Results showed that flow suction over the compression ramp surface has significant effect on both stability and performance characteristics of the intake. Moreover, the results indicate that changing the bleed slant angle has negligible effect on the performance while it has significant effect on the intake stability. Maximum flow leakage by the bleed for all test conditions was about 1% of the total inlet mass flow rate. The effect of changing the bleed slant angle on the steady condition on performance is limited to 10%, but it has increased the stability margin about 20%. Changing the bleed slant angle has directly affected the mass flow rate amount passing through the bleed, while, it has affected indirectly the stability and performance parameters. Lastly, it was found that bleed with slant angle of 45˚ has maximum positive effect on the performance parameters, while the maximum positive effect on the stability parameter is achieved with the bleed with angle of 90˚. Thus, it could be concluded that the optimum bleed slant angle should be selected according to the free stream velocity and the intake operating condition. In addition, the study has shown that presence of bleed and changing its slant angle does not have significant effect on the intake efficiency in the critical condition limits and on the critical point, which is a very desirable
  9. Keywords:
  10. Experimental Test ; Buzz Phenomenon ; Supersonic Intake ; Performance ; Stability ; Bleed Slot Slant Angle

 Digital Object List

 Bookmark

  • به نام خدا
  • دانشگاه صنعتی شریف
  • دانشکده مهندسی هوافضا
  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست جدول‌ها
  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست علائم
  • فصل 1 معرفی پژوهش
    • 1-1 مقدمه
    • 1-2 موتورهای هواتنفسی
      • 1-2-1 موتورهای توربینی
      • 1-2-2 موتورهای کوبه‌ای یا رم‌جت
      • 1-2-3 موتورهای ضربه‌ای یا پالس‌جت
    • 1-3 انواع ورودی‌های هوا
      • 1-3-1 ورودی‌های هوای زیرصوت
      • 1-3-2 ورودی‌های هوای مافوق‌صوت
        • 1-3-2-1 ورودی با تراکم درونی
        • 1-3-2-2 ورودی با تراکم بیرونی
        • 1-3-2-3 ورودی با تراکم ترکیبی
    • 1-4 حوزه‌های مطالعه‌ی ورودی‌های هوا
    • 1-5 تعریف پژوهش
      • 1-5-1 بیان موضوع
      • 1-5-2 انگیزه‌ی تحقیق
      • 1-5-3 اهداف و نوآوری
  • فصل 2 تئوری مسئله و پیشینه‌ی پژوهش
    • 2-1 عملکرد ورودی‌های مافوق‌صوت
      • 2-1-1 نسبت دبی جرمی
      • 2-1-2 نسبت بازیافت فشار
      • 2-1-3 اعوجاج جریان
      • 2-1-4 پسای ورودی
      • 2-1-5 نمودار عملکرد ورودی
    • 2-2 پایداری ورودی‌های مافوق‌صوت
      • 2-2-1 تعریف ناپایداری (موج-نوسان) در ورودی‌های مافوق‌صوت
      • 2-2-2 مکانیزم ناپایداری (موج-نوسان)
      • 2-2-3 کنترل ناپایداری
      • 2-2-4 پارامترهای حوزه‌ی پایداری
    • 2-3 مکش لایه‌مرزی
    • 2-4 تاریخچه‌ی مطالعات ورودی‌های مافوق‌صوت
    • 2-5 جمع‌بندی
  • فصل 3 تجهیزات و مقدمات آزمایش
    • 3-1 تجهیزات آزمایش
      • 3-1-1 تونل باد
      • 3-1-2 مدل
        • 3-1-2-1 سطح تراکم (مخروط دماغه)، جسم مرکزی و متعلقات
        • 3-1-2-2 ریک‌ها
        • 3-1-2-3 مجرای مکش و متعلقات
        • 3-1-2-4 درپوش و متعلقات
        • 3-1-2-5 پوسته
      • 3-1-3 حسگرهای مبدل فشار
        • 3-1-3-1 حسگرهای فشار فرکانس‌پایین
        • 3-1-3-2 حسگرهای فشار فرکانس‌بالا
      • 3-1-4 سیستم دریافت و ذخیره‌ی اطلاعات
      • 3-1-5 تجهیزات آشکارساز جریان
      • 3-1-6 سایر تجهیزات
    • 3-2 مقدمات و روند انجام آزمایش
      • 3-2-1 نصب لوله‌های فولادی شلنگ‌ها و نشت‌گیری
      • 3-2-2 نصب مدل درون تونل
      • 3-2-3 کالیبراسیون حسگرها
      • 3-2-4 تنظیم زاویه‌ی حمله‌ی صفر و کالیبره‌کردن حرکت درپوش
      • 3-2-5 فرایند‌های حین آزمایش
    • 3-3 خطاها
      • 3-3-1 خطای سرعت تونل
      • 3-3-2 خطای اندازه‌گیری دما و فشار محیط
      • 3-3-3 خطای تنظیم موقعیت درپوش و زاویه حمله
      • 3-3-4 خطای موقعیت قرارگیری سوراخ‌های فشار
      • 3-3-5 خطای اندازه‌گیری حسگر‌ها و سیستم داده‌برداری
      • 3-3-6 خطای انسانی
      • 3-3-7 عدم قطعیت
        • 3-3-7-1 عدم قطعیت محاسبه‌ی فشار حسگرها
        • 3-3-7-2 عدم قطعیت خواص جریان آزاد
        • 3-3-7-3 عدم قطعیت پارامتر‌های عملکردی
    • 3-4 جمع بندی
  • فصل 4 نتایج حوزه‌ی عملکرد
    • 4-1 پردازش داده‌ها
    • 4-2 ارائه‌ی نتایج
    • 4-3 عملکرد مدل با آرایش بدون مکش
      • 4-3-1 تأثیر عدد ماخ
    • 4-4 عملکرد مدل با آرایش دارای مکش
      • 4-4-1 تأثیر مکش بر عملکرد فرابحرانی
      • 4-4-2 تأثیر مکش بر عملکرد بحرانی
      • 4-4-3 تأثیر مکش بر عملکرد فروبحرانی
      • 4-4-4 تأثیر عدد ماخ
    • 4-5 جمع‌بندی
  • فصل 5 نتایح حوزه‌ی پایداری
    • 5-1 پردازش داده‌ها
    • 5-2 پایداری در شرایط بدون مکش
      • 5-2-1 آغاز ناپایداری
      • 5-2-2 فرایند ناپایداری
      • 5-2-3 بررسی عوامل مؤثر بر پارامترهای ناپایداری
    • 5-3 پایداری در شرایط دارای مکش
    • 5-4 جمع‌بندی
  • فصل 6 نتیجه‌گیری و جمع‌بندی
    • 6-1 جمع‌بندی
    • 6-2 پیشنهاد‌ها
  • مراجع
  • پیوست
  • Abstract
  • Keywords: Supersonic air intake, Bleed Slot Slant Angle, Experimental Test, Buzz Phenomenon, Performance and Stability
...see more