Loading...

Computational Simulation of Supersonic Flow in an Axisymmetric Mixed Compression Inlet

Zarea Chavoshi, Majid | 2015

1190 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 47777 (45)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Aerospace Engineering
  6. Advisor(s): Tayyebi Rahni, Mohammad; Ebrahimi, Abbas
  7. Abstract:
  8. Inlet performance is an important field in aerodynamic design of aerial vehicle engines. This study has been focused on nummerical investigation of inlet performance. For this purpose, a density based finite volume CFD code has been developed to solve supersonic axisymmetric flow in a mixed compression inlet. A structured multi-block grid and an explicit time discritization of Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations have been used. Furthermore, both Roe’s approximated Riemann solver and advection upwind splitting method (AUSM) have been utilized for computing inviscid flux vectors. Also, the monotone upstream centered schemes for conservation laws (MUSCL) extrapolation with Van Albada limiter has been used to obtain second order accuracy. In addition, Spalart-Allmaras one-equation turbulence model has been used to close the governing equations. An important outcome of the present work is implementation of modified Spalart-Allmaras turbulence model for more accurate prediction of shock/boundary layer interaction. Finally, the code has been utilized for nummerically simulation of a specific supersonic mixed compression inlet. The effects of exit blockage ratio (EBR), free stream Mach number, and Reynolds number on performance parameters, including drag, total pressure recovery (TPR), mass flow ratio (MFR), and flow distorsion (FD) have been discused and investigated. Results show that Reynolds number does not have a large effect on performance parameters, while both Mach number and exit blockage ratio effects are significant
  9. Keywords:
  10. Mixed Compression Supersonic Intake ; Spalart-Almaras Turbulence Model ; Roe Upwind Scheme ; Advection Upwind Splitting Method (AUSM) ; Supersonic Axisymmetric Flow ; Multiblock Grid

 Digital Object List

 Bookmark

  • تقدیم به:
  • تشكر و قدرداني
  • چکیده
  • فهرست مطالب
  • فهرست جدول‌ها
  • فهرست شکل‌ها
  • فهرست علائم
  • 1 فصل اول: مقدمه
  • 1 فصل اول: مقدمه
    • 1-1- آشنایی با ورودی مافوق صوت و انگیزه تحقیق
      • 1-1-1- انواع ورودی مافوق صوت
        • 1-1-1-1- ورودی با تراکم داخلی
        • 1-1-1-2- ورودی با تراکم بیرونی
        • 1-1-1-3- ورودی با تراکم ترکیبی
      • 1-1-2- عملکرد ورودی‌های مافوق صوت
        • 1-1-2-1- دبی جرمی
        • 1-1-2-2- بازیافت فشار
        • 1-1-2-3- پسای ورودی
        • 1-1-2-4- اعوجاج استاتیکی و دینامیکی
    • 1-2- مرور پژوهش‌های انجام شده
    • 1-3- اهداف و نوآوری‌های پروژه
    • 1-4- تعریف پروژه
    • 1-5- مروری بر فصل‌های بعدی
  • 2 فصل دوم: مدل‌سازی ریاضی
    • 2-1- شکل بقایی معادلات ناویر-استوکس
      • 2-1-1- بی‌بعد‌سازی معادلات
      • 2-1-2- فرم متوسط‌گیری شده جرمی و زمانی معادلات ناویر- استوکس
    • 2-2- شبیه‌سازی آشفتگی
      • 2-2-1- مدل آشفتگی اسپالارت-آلماراس
        • 2-2-1-1- مدلسازی لزجت آشفتگی
        • 2-2-1-2- مدلسازی تولید آشفتگی
        • 2-2-1-3- مدلسازی اتلاف آشفتگی
        • 2-2-1-4- جمله پخش آشفتگی
        • 2-2-1-5- ثوابت مدل اسپالارت-آلماراس
        • 2-2-1-6- اصلاحات مدل اسپالارت-آلماراس
          • جلوگیری از منفی شدن مقدار ورتیسیته اصلاح شده:
          • اصلاح جمله تولید برای جریان‌های با برخورد موج ضربه‌ای-لایه مرزی:
          • جمله تولید آشفتگی استفاده شده در این پژوهش:
      • 2-2-2- شکل بی‌بعد معادلات مدل اسپالارت-آلماراس
    • 2-3- شرایط مرزی
      • 2-3-1- شرط مرزی ورودی مادون صوت و مافوق صوت
      • 2-3-2- شرط مرزی خروجی مادون صوت و مافوق صوت
      • 2-3-3- شرط مرزی دیواره
      • 2-3-4- شرط مرزی بین بلوکی
      • 2-3-5- شرایط مرزی برای مدل اسپالارت-آلماراس
  • 3 فصل سوم: متدلوژی عددی
    • 3-1- گسسته‌سازی به روش حجم محدود
    • 3-2- شارهای غیرلزج
      • 3-2-1- روش رو
      • 3-2-2- روش تجزیه بالادست جابه‌جایی
    • 3-3- افزایش مرتبه دقت به روش MUSCL
    • 3-4- شارهای لزج
    • 3-5- انتگرال‌گیری زمانی
      • 3-5-1- روش رانگ-کوتا
      • 3-5-2- گام زمانی محلی
    • 3-6- معیار همگرایی حل
    • 3-7- اعتبارسنجی برنامه رایانه ای
      • 3-7-1- جریان دوبعدی غیرلزج درون دهانه ورودی مافوق صوت تراکم ترکیبی
      • 3-7-2- جریان آشفته دو بعدی درون دیفیوزر همگرا-واگرا
      • 3-7-3- جریان آشفته بر روی برآمدگی تقارن محوری
      • 3-7-4- جریان آشفته درون دهانه ورودی متقارن مافوق‌صوت تراکم بیرونی
    • 3-8- معرفی هندسه دهانه ورودی مورد مطالعه
    • 3-9- عدم وابستگی حل به شبکه محاسباتی
  • 4 فصل چهارم: نتایج و بحث
    • 4-1- الگوی جریان دهانه ورودی
    • 4-2- اثر نسبت انسداد خروجی بر پارامترهای عملکردی
    • 4-3- اثر عدد ماخ جریان آزاد بر پارامترهای عملکردی
    • 4-4- اثر عدد رینولدز جریان آزاد بر پارامترهای عملکردی
  • 5 نتیجه‌گیری و پیشنهاد ادامه کار
    • 1- نتیجه‌گیری
    • 2- پیشنهاد ادامه کار
  • مراجع
...see more