عنوان
طراحي و بهينه‌سازي افزاينده تراست موتور پالس جت در حالت تك موتوره و حالت دو موتوره هم‌محور با استفاده از بررسي پارامتريك
نويسنده اصلي
رياست فرد، يوسف
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
موتور پالس‌جت به دليل ساختار ساده، وزن كم و هزينه پايين توليد، همواره مورد توجه محققان حوزه پيشرانه‌هاي هوايي بوده است. در اين پژوهش، بهينه‌سازي پارامتري آگمنتور در خروجي يك موتور پالس جت انجام گرفت. براي اين هدف، ابتدا، شبيه‌سازي عددي عملكرد يك موتور پالس‌جت داراي دريچه ورودي به‌صورت گذرا و تقارن محوري در شرايط پروازي با استفاده از نرم‌افزار انسيس فلوئنت بررسي شد. از مدل k-ω SST براي مدل‌سازي آشفتگي استفاده شد و فرايند احتراق به‌صورت منبع انرژي حجمي لحاظ گرديد. مقطع مناسب در پائين‌دست موتور براي محاسبه صحيح نيروي خالص پيشرانش با استفاده از معادله مومنتوم انتخاب شد. شبيه‌سازي‌ها در چند سيكل متوالي انجام گرفت تا نوسانات پارامترهاي جرياني و عملكردي موتور به‌صورت نوساني هارمونيك درآيد و سپس، مقدار نيروي پيشرانش در بازه سه سيكل انتهائي متوسط گيري زماني شد. در ادامه، با فرض آگمنتور استوانه‌اي و پارامتري كردن هندسه آن، تأثير سه پارامتر كليدي فاصله آگمنتور از خروجي موتور، و همچنين قطر و طول آگمنتور روي افزايش ميزان نيروي پيشرانش مورد بررسي قرار گرفت. درنهايت، تحليل دقيق رفتار آيروديناميكي موتور در حالت با و بدون آگمنتور ارائه شد. نتايج نشان داد آگمنتور بهينه با مكش هواي محيط اطراف موتور و تقويت مومنتوم خروجي، منجر به افزايش 170 درصدي نيروي پيشرانش نسبت به حالت بدون آگمنتور مي‌شود. در بخش دوم از پژوهش، پيكره‌بندي دوموتوره هم‌محور شامل يك موتور مركزي و يك موتور حلقوي طراحي و شبيه‌سازي شد. با برابر گرفتن حجم محفظه‌ها و سطح مؤثر دريچه‌ها، شرايط كاري هم‌زمان فراهم گرديد و با طراحي دقيق لوله‌اگزوز بر پايه‌ي تشديد ، اختلاف‌فاز نيم‌سيكل ميان دو موتور حاصل شد. شبيه‌سازي‌ها نشان داد كه اين اختلاف‌فاز موجب تقويت مكش، افزايش جرم هواي ورودي و درنتيجه بهبود قابل‌توجه تراست مي‌شود. نتايج همچنين بيانگر آن است كه تنظيم فاصله ميان اگزوزها نقش كليدي در دستيابي به بيشينه راندمان و پايداري عملكرد دارد و پيكره‌بندي پيشنهادي مي‌تواند راهكاري مؤثر براي ارتقاي توان پيشرانش پالس‌جت باشد. باوجود پيشرفت‌هاي گسترده در مدل‌سازي عددي، اعتبارسنجي نتايج با داده‌هاي تجربي همچنان ضروري است. در اين پژوهش، عملكرد موتور پالس‌جت بدون آگمنتور به‌صورت عملي و در سكوي تست استاتيك بررسي شد تا مبناي مناسبي براي تحليل اثر آگمنتور در مراحل بعدي فراهم گردد. نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه نيروي تراست موتور در شرايط ارتفاع حدود 1600 متر از سطح دريا و نسبت هم‌ارزي 7/0، معادل 25.6 كيلوگرم‌نيرو به دست آمد كه با نتايج شبيه‌سازي عددي تطابق مناسبي داشت. همچنين توزيع دماي موتور در بخش‌هاي مختلف، با دقت بسيار خوبي با پيش‌بيني‌هاي شبيه‌سازي مطابقت داشت. بر اساس هندسه بهينه، نمونه آزمايشي آگمنتور نيز ساخته شد تا در مراحل بعدي آزمايش‌هاي تجربي بر روي آن انجام شود و امكان ارزيابي عملكرد نهايي موتور در شرايط پروازي فراهم گردد.
شماره ركورد
236309
گرايش رشته تحصيلي
تبديل انرژي
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان