بررسي عددي اثر پارامترهاي محيطي بر پايداري ديناميكي يك كپسول بازگشتي

موضوع كنترل و ناپايداري ديناميكي كپسولهاي بازگشتي، به دليل پيچيدگي تاثير پارامترها بر همديگر در جريان غيردائم و عدم درك صحيح فيزيكي اين پديده، همواره از سوي محققين مورد توجه بوده است. يكي از مشكلات عمده هندسه‌هاي بلانت اين است كه در برخي سرعتها و شرايط محيطي داراي ناپايداري ديناميكي مي‌شوند. بنابراين تعيين محدوده ناپايداري و مقدار ضريب گشتاور اين ناپايداري يكي از اصلي‌ترين قسمتهاي كنترل كپسولهاي برگشتي مي‌باشد. در اين مقاله شبيه‌سازي عددي سه‌بعدي جريان ناپايا حول يك كپسول بازگشتي تحت نوسانات پيچشي اجباري به روش شبكه‌بندي لغزشي صورت گرفته و پس از اعتبارسنجي نتايج و بررسي استقلال حل از شبكه، تاثير پارامترهاي محيطي شامل زاويه حمله، عدد ماخ و فركانس نوسانات بر پايداري ديناميكي كپسول مورد تحليل قرار مي‌گيرد. به اين منظور نتايج مورد نظر از نرم‌افزار فلوئنت استخراج شده و ساختار جريان حول كپسول در شرايط مختلف بررسي مي‌شود. مشتقات ديناميكي طولي كه براي تحليل پايداري يك جسم در حركت نوساني پيچشي مورد نياز مي‌باشند تعيين شده و نهايتاً روند تاثير پارامترهاي فوق بر مقدار مشتقات ديناميكي مشخص شده‌ است. در اين تحقيق محدوده تغييرات زاويه حمله متوسط بين 0 تا 15 درجه، تغييرات عدد ماخ بين 8/0 تا 2 و تغييرات فركانس كاهش يافته بين 056/0 تا 224/0 مي‌باشد. استفاده از شبكه‌بندي لغزشي در شبيه‌سازي نوسانات پيچشي كپسول موسس‌سي كه سرعت محاسبات را به شدت افزايش مي‌دهد، تجميع اثر چندين پارامتر بر پايداري ديناميكي اين كپسول و چگونگي تحليل و بررسي روند و علل تغييرات پايداري ديناميكي در شرايط مختلف، جزو اهداف اصلي اين مقاله بشمار مي‌رود. نتايج تحليل تاثير پارامترهاي مختلف بر پايداري ديناميكي حول كپسول موسس‌سي نشان مي‌دهد كه فاصله گرفتن از زاويه حمله متوسط صفر باعث افزايش پايداري ديناميكي كپسول مورد نظر شده و ناپايداري ديناميكي آن در رژيم مادون‌صوت حالت بحراني‌تري نسبت به رژيم مافوق‌صوت دارد و همچنين با افزايش فركانس نوسانات، پايداري ديناميكي كپسول موسس‌سي افزايش مي‌يابد.