کنترل جریان مافوق صوت عبوری از دو مدل نوک پخ و نوک تیز با استفاده از پرتو لیزر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،تهران، ایران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

چکیده

کنترل جریان و کاهش پسا به‌ویژه در جریان مافوق‌صوت، همواره در صنعت هوافضا موردتوجه بوده است. هدف از انجام این پژوهش، بررسی قابلیت تأثیرگذاری لیزر بر آیرودینامیک جریان هوا در جریان مافوق صوت در اطراف وسیله پرنده است. در این تحقیق، به بررسی میزان جابه‌جایی و تغییر زاویه موج شوک با و بدون تابش لیزر بر مدل های موردنظر برای دستیابی به راهکار جدید یعنی استفاده از لیزر جهت کاهش پسا معطوف شده است. بدین منظور، تمامی آزمایشات تجربی در تونل باد مافوق‌صوت با استفاده از دو مدل مخروط نوک‌پخ و نوک تیز و در ماخ های 7/1، 2، 5/2، 3 و 4/3 انجام پذیرفته است. همچنین از دو مدل لیزر MSL-FN-532-S و Q-SMART850 جهت بررسی تأثیر لیزر بر موج شوک استفاده‌شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد، در مدل مخروط نوک‌پخ، تابش لیزر به‌طور پیوسته در جلوی مدل، موجب افزایش فاصله موج شوک تا جسم و درنتیجه منجر به کاهش پسا می شود و در مدل مخروط نوک تیز، با تابش لیزر، موج شوک ایجادشده زاویه کمتری نسبت به حالت بدون تابش لیزر پیدا می کند و درنهایت، با افزایش انرژی پالس های لیزر و در حقیقت، استفاده از لیزر با توان بالاتر، میزان تأثیر پرتو لیزر بر موقعیت و یا زاویه موج شوک بیشتر می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Supersonic Flow Control over Blunt and Sharp Models Using Laser Beam

نویسندگان [English]

  • fatemeh Jafari Khorami 1
  • Roohollah Khoshkhoo 2
  • Seyyed Mohammad Reza Darbani 3
1 Master's degree, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran
3 Associate Professor, Malik Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Flow control and drag reduction, especially in supersonic flow, have always been a topic of interest in aerospace industry. The purpose of current study was to investigate the effect of laser on supersonic air flow. In this research, the impact of displacement values and shock wave angle alteration on the drag reduction were assessed in the desired models, with and without laser beam application. All experiments have been performed in supersonic wind tunnels using sharp and blunt cone models in Mach 1.7, 2, 2.5, 3 and 3.4. Also, two laser models MSL-FN-532-S and Q-SMART 850 have been used to investigate the effect of laser on shock wave. Experimental results show that in the blunt-cone model, continuous laser radiation increases the wave-object distance, thereby reducing the drag. In the sharp-cone model, laser radiation decreases the shock wave angle comparing the state without laser beam; therefore, by raising the laser pulses energy and applying more powerful lasers, we can promote the beam effect on displacement or shock wave angle.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser
  • Supersonic Flow
  • Shock Wave
  • Experimental Survey
  • Flow Control

مراجع

  1. Lee, J.; Janiszewska, J. “A Simple Method for Determining Lift and Drag on a Wing”; AIAA Paper, 2005, 2005-1061.##
  2. Brech F.; Cross, “Optical Microemission Stimulated by a Ruby Laser”; Appl. Spectrosc. 1962, 16-59.##
  3. Pathak, A.; Kumar, R.; Singh, V.; Agrawal, R.; Rai, S.; Rai, A. “Assessment of LIBS for Spectro Chemical Analysis: A Review”; Appl. Spectrosc. Rev. 2012, 47, 14-40.##
  4. Fortes, F.; Moros, J.; Lucena, P.; Cabalin, L.; Laserna, J. “Laser-Induced Breakdown Spectroscopy”; Anal Chem. 2013, 85, 640-669.##
  5. Knight, D. “Survey of Aerodynamic Drag Reduction at High Speed by Energy Deposition”; J. Propuls. Power 2008, 24, 6, 1153-1167.##
  6. Belokon, V.; Rudenko, O.; Khokhlov, R. “Aerodynamic Effects of SupersonicFlow Past a Laser-Beam”; Sov. Phys. Acoust. Usr. 1977, 23, 361-362.##
  7. Krasnobaev, K.; Syunyaev, R. “Calculation of Flow of Stellar Wind Past an X-Ray Source”; J. Fluid Dyn. 1983, 18, 584-589.##
  8. Krasnobaev, K. “Supersonic Flow Past Weak Sources of Radiation”; Fluid Dyn. 1984, 19, 4, 629-632.##
  9. Terent’eva, L. “Supersonic Flow over Energy-Releasing Sources”; Fluid Dyn. 1992, 27, 5, 747-750.##
  10. Adelgren, R.; Elliott, G.; Knight, D.; Zheltovodov, A.; Beutner T. “Energy Deposition in Supersonic Flows”; AIAA Paper 2001, 2001-0885.##
  11. Levin, V.; Terent’eva, L. “Supersonic Flow over a Cone with Heat Release in the Neighborhood of the Apex”; Fluid Dyn. 1993, 28, 244-247.##
  12. Levin, V.; Terent’eva, L. “Effect of a Local Energy Supply Region on 3-D Flow around a Cone”; J. Fluid Dyn. 1999, 34, 388-394.##
  13. Riggins, D.; Nelson, H.; Johnson, E. “Blunt-Body Wave Drag Reduction UsingFocused Energy Deposition”; J. AIAA, 1999, 37, 460-467.##
  14. Riggins, D.; Nelson, H. “Hypersonic Flow Control Using Upstream Focused Energy Deposition”; AIAA, 2000, 38, 723-725.##
  15. Georgievskii, P.; Levin, V. “Unsteady Interaction of a Sphere with Atmospheric Temperature Inhomogeneity at Supersonic Speed”; Fluid Dyn. 1993, 28, 568-574.##
  16. Georgievskii, P.; Levin, V. “Control of the Flow Past Bodies Using Localized Energy Addition to the Supersonic Oncoming Flow”; Fluid Dyn. 2003, 38, 794-805.##
  17. Kandala, R.; Candler, G. “Numerical Studies of Laser-Induced Energy Deposition for Supersonic Flow Control”; J. AIAA, 2004, 42, 2266-2275.##
  18. Holden, M.; Wadhams, T. “Validation Study of Laminar Shock/Boundary Layer and Shock/Shock Interactions in Hypersonic Flow, Part A: Experimental Measurements”; J. AIAA 2001, 1031.##
  19. John, B.; Kulkarni, V. “Numerical Assessment of Correlations for Shock Wave Boundary Layer Interaction”; J. Comput. Fluids, 2014, 90, 42-50.##
  20. Starikovskiy, A.; Limbach, C.; and Miles, R. “Trajectory Control of Small Rotating Projectiles by Laser Discharges”; J. AIAA 2016, 4308.##
  21. Http://ww.cnilaser.com.##
  22. Http://photonicsolutions.co.uk/pruduct.##
  23. Golbabaei, M. “Application and Characterization of Energy Deposition in High Speed Flow Control”, PhD Thesis, New Brunswick Rutgers, The State University of New Jersey, 2014.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 مهر 1400
  • تاریخ بازنگری: 15 آبان 1400
  • تاریخ پذیرش: 16 آبان 1400
  • تاریخ انتشار: 01 اسفند 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار