
تعداد نشریات | 45 |
تعداد شمارهها | 1,413 |
تعداد مقالات | 17,362 |
تعداد مشاهده مقاله | 55,981,115 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 18,192,439 |
شبیه سازی عددی کنترل بردار رانش در نازل های همگرا-واگرا از دیدگاه اگزرژی و آنتروپی | ||
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز | ||
دوره 55، شماره 3 - شماره پیاپی 112، آبان 1404، صفحه 21-30 اصل مقاله (2.2 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/jmeut.2025.62789.3446 | ||
نویسندگان | ||
مجتبی محمدحسن زاده1؛ مهدی هاشم آبادی* 2؛ جاماسب پیرکندی3 | ||
1دانشجوی کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران | ||
2استادیار، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران | ||
3دانشیار، گروه مکانیک، مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران | ||
چکیده | ||
تولید آنتروپی یک پارامتر کلیدی برای تعیین عوامل محدودکننده عملکردی در بسیاری از سیستمهای مهندسی است. در تحقیق حاضر، شبیهسازی و تحلیل تزریق ثانویه سیال در نازل که برای کنترل بردار رانش استفاده میشود، از دیدگاه آنتروپی و اگزرژی انجام شده است. محاسبات مربوط به تولید آنتروپی و اگزرژی تخریبی با استفاده از کدنویسی انجام شده است. تزریق سیال ثانویه در نازل سبب تغییر زاویه بردار رانش میشود. پارامترهایی همچون فشار ورودی، دبی تزریق، موقعیت تزریق و زاویه تزریق از مهمترین پارامترهای تغییر زاویه بردار رانش هستند. در این مقاله، حل به صورت دوبعدی و سهبعدی انجام شدهاست. در حل دوبعدی، فاصله قرارگیری محل تزریق نسبت به طول بخش واگرا در نسبتهای 6/0 و 8/0 علاوه بر شوک مایل، دارای شوک جدایش نیز میباشند و در موقعیت تزریق 8/0، این شوکها از قدرت بیشتری برخوردار هستند. در موقعیت تزریق 3/0 و دبی تزریق 3%، شوک مایل به دیواره مقابل نازل برخورد کرده است. بهینهترین زاویه تزریق، زاویه 120، به دلیل بیشترین انحراف انتخاب شد. در حل سهبعدی، تزریق 6/6% بیشترین مقدار انحراف بردار رانش را که برابر با 23/8 درجه میباشد، نشان میدهد. تغییر دو پارامتر آنتروپیتولیدی و اگزرژی تخریبی نشان میدهد که با تولید آنتروپی بیشتر، پایداری کاهش یافته و تخریب اگزرژی افزایش مییابد. بعد از محل تزریق آنتروپی بسیار افزایش مییابد که در مراحل طراحی و ساخت نازل باید مدنظر قرار گیرد. | ||
کلیدواژهها | ||
تولید آنتروپی؛ اگزرژی؛ کنترل بردار رانش؛ تزریق سیال ثانویه؛ انعکاس شوک؛ نازل | ||
مراجع | ||
[1] Dincer I, Rosen MA. Exergy: Energy, Environment and Sustainable Development. 3rd Edition ed: Elsevier; 2020. [2] Banazadeh A, Saghafi F, Ghoreyshi M, Pilidis P. Experimental and computational investigation into the use of co-flow fluidic thrust vectoring on a small gas turbine. The Aeronautical Journal. 2008;112:17-25. [3] Afridi S, Khan TA, Shah SIA, Shams TA, Mohiuddin K, Kukulka DJ. Techniques of Fluidic Thrust Vectoring in Jet Engine Nozzles: A Review. Energies. 2023;16:5721. [4] Flamm J. Experimental study of a nozzle using fluidic counterflow for thrust vectoring. 34th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit1998. p. 3255. [5] Balu R, Marathe A, Paul P, Mukunda H. Analysis of performance of a hot gas injection thrust vector controlsystem. Journal of Propulsion and Power. 1991;7:580-5. [6] Deere K. Computational investigation of the aerodynamic effects on fluidic thrust vectoring. 36th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit2000. p. 3598. [7] Waithe K, Deere K. An experimental and computational investigation of multiple injection ports in a convergent-divergent nozzle for fluidic thrust vectoring. 21st AIAA applied aerodynamics conference2003. p. 3802. [8] hashemabadi M, Heidari MR. Aerodynamic Design Algorithm of Liquid Injection Thrust Vector Control. Journal of Aerospace Science and Research. 2009;2:27-35. [9] Huang W, Liu W-d, Li S-b, Xia Z-x, Liu J, Wang Z-g. Influences of the turbulence model and the slot width on the transverse slot injection flow field in supersonic flows. Acta Astronautica. 2012;73:1-9. [10] Zmijanovic V, Lago V, Leger L, Depussay E, Sellam M, Chpoun A. Thrust vectoring effects of a transverse gas injection into a supersonic cross flow of an axisymmetric convergent-divergent nozzle. progress in Propulsion Physics. 2013;4:227-56. [11] Deng R, Kong F, Kim HD. Numerical simulation of fluidic thrust vectoring in an axisymmetric supersonic nozzle. Journal of Mechanical Science and Technology. 2014;28:4979-87. [12] He C, Li J, Li Y, Liang J. Influence of secondary injection parameters on performance of shock vector control nozzle. 21st AIAA International Space Planes and Hypersonics Technologies Conference2017. p. 2270. [13] Forghany F, Taeibe-Rahni M, Asadollahi-Ghohieh A. Numerical investigation of freestream flow effects on thrust vector control performance. Ain Shams Engineering Journal. 2018;9:3293-303. [14] Wu K, Kim T, Kim H. Numerical study of fluidic thrust vector control using dual throat nozzle. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2020;14:73-87. [15] Emelyanov V, Yakovchuk M, Volkov K. Multiparameter optimization of thrust vector control with transverse injection of a supersonic underexpanded gas jet into a convergent divergent nozzle. Energies. 2021;14:4359. [16] Hakim K, Toufik H, Mouloudj Y. Study and simulation of the thrust vectoring in supersonic nozzles. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences. 2022;93:13-24. [17] Berhouni I, Bailly D, Petropoulos I. On the Definition of Exergy in the Field of Aerodynamics. AIAA Journal. 2023;61:4356-66. [18] Aygun H, Erkara S, Turan O. Comprehensive exergo-sustainability analysis for a next generation aero engine. Energy. 2022;239:122364. [19] Hayes D, Lone MM, Whidborne J, Coetzee E. Entropy Generation Minimisation and Exergy analysis approaches for aerospace applications-A review. 54th AIAA Aerospace Sciences Meeting2016. p. 0866. [20] Zhou L, Hang J, Bai L, Krzemianowski Z, El-Emam MA, Yasser E, et al. Application of entropy production theory for energy losses and other investigation in pumps and turbines: A review. Applied Energy. 2022;318:119211. [21] Soroushan M, Parhizkar H, Pirkandi J. 3D-Simulation and Numerical Analysis of the Local Entropy Generation and Exergy Destruction in a Stator Vane of a Typical Gas Turbine. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering. 2019;52:3125-42. [22] Huet M, Emmanuelli A, Ducruix S. Influence of viscosity on entropy noise generation through a nozzle. Journal of Sound and Vibration. 2021;510:116293. [23] Schmandt B, Herwig H. Diffuser and nozzle design optimization by entropy generation minimization. Entropy. 2011;13:1380-402. [24] Liu Q, Zhang Y, Zhang X, Luo J, Zheng J, Liu Y, et al. Numerical study on the heat transfer performance evaluation, flow characteristics, exergy efficiency, and entropy generation analysis of a novel coaxial geothermal heat exchanger. Journal of Building Engineering. 2024;84:108555. [25] Zhang G, Wang X, Dykas S, Aliabadi MAF. Reduction entropy generation and condensation by NaCl particle injection in wet steam supersonic nozzle. International Journal of Thermal Sciences. 2022;171:107207. [26] Perez E. Entropy generation in a highly-loaded, axial turbine: University of Notre Dame; 2015. [27] Yapıcı H, Kayataş N, Kahraman N, Baştürk G. Numerical study on local entropy generation in compressible flow through a suddenly expanding pipe. Entropy. 2005;7:38-67. [28] Hassan H. Evaluation of the local exergy destruction in the intake and fan of a turbofan engine. Energy. 2013;63:245-51. [29] Wei Y, Wang Z, Qian Y. A numerical study on entropy generation in two-dimensional Rayleigh-Bénard convection at different Prandtl number. Entropy. 2017;19:443. [30] Wu K, Dong Kim H. Numerical study on the shock vector control in a rectangular supersonic nozzle. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering. 2019;233:4943-65. [31] Chen J-L, Liao Y-H. Parametric study on thrust vectoring with a secondary injection in a convergent–divergent nozzle. Journal of Aerospace Engineering. 2020;33:04020020. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 69 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 36 |