مدل سازی عددی ورود به آب مایل یک پرتابه‌ی پر سرعت استوانه‌ای و بررسی اثر حرکت چرخش محوری بر رفتار دینامیکی آن

نویسندگان

1 مجتمع مکانیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 مجتمع مکانیک،دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 مجتمع هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

doi
چکیده

از میان انواع پرتابه‌های هوا به زیرسطح، پرتابه‌های چرخش پایدار حائز مزیت‌های اقتصادی و عملیاتی است. برقراری پایداری حرکت اتمسفری پرتابه‌های چرخش پایدار، با اثر ژیروسکوپیک ناشی از اسپین پرتابه امکان پذیر است. در هر حال از منظر طراحی حفظ پایداری حرکتی پرتابه در درون کویتی با چالش اساسی مواجه است. بنابراین بررسی نحوه‌ی تاثیرگذاری پارامترهای موثر بر دینامیک پرتابه در زیرسطح، حائز اهمیت خواهد بود. مطالعه آزمایشگاهی دینامیک پرتابه در زیرسطح، نیازمند بستر تجهیزاتی بسیار دقیق و گران قیمت می‌باشد. بنابراین رهیافت عددی موضوع، می‌تواند کمک شایانی به روند طراحی چنین پرتابه‌هایی نماید. این پژوهش در ابتدا مدل عددی ورود به آب مایل پر سرعت، یک پرتابه‌ی سوپر کاویتاسوینی را ارائه نموده است. نتایج مدل‌سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود در ادبیات راستی آزمایی شده است و نتایج در تطابق مطلوب قرار دارد. در ادامه، ورود به آب مایل یک پرتابه در دو وضعیت دارای اسپین و بدون وجود اسپین، شبیه سازی گردید و نتایج با هم مقایسه شد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد، در فرآیند ورود به آب مایل، وجود حرکت چرخش محوری، تاثیر بسزایی بر رفتار دینامیکی و سینماتیکی پرتابه‌ی استوانه‌ای نخواهد داشت. بنابراین نتایج این پژوهش نشان داد، در فرآیند ورود به آب مایل پرتابه‌های چرخش پایدار سوپرکاویتاسیونی، با تقریب دقیقی فرض حرکت صفحه‌ای پرتابه برقرار است. لازم به ذکر است، اثبات این فرضیه سبب می‌شود ساده‌سازی‌های قابل توجهی در مدل‌سازی‌های آزمایشگاهی و عددی مسائل آتی روی دهد.