Title of article :
Simulation of Strap-on Boosters Separation in the Atmosphere
Author/Authors :
Jafari, M Department of New Technologies Engineering - Shahid Beheshti University, Tehran, Iran , Toloei, A Department of New Technologies Engineering - Shahid Beheshti University, Tehran, Iran , Ghasemlu, S Space Research Institute, Tehran, Iran , Parhizkar, H Space Research Institute, Tehran, Iran
Abstract :
A numerical dynamic-aerodynamic interface for simulating the separation dynamics of constrained strap-on boosters jettisoned in the atmosphere is presented. A 6-DOF multi body dynamic solver ،using Constraint Force Equation Methodology is coupled with a numerical time dependent Euler flow solver. An automatic dynamic mesh updating procedure is employed using smoothing and local remeshing technique in respect of bodies motion during separation. This interface can simulate multi body separation problems such as strap-on boosters separation as a result of full separation mechanisms like springs, thrusters, joints and so on, interaction with aerodynamic effects .The flow solver is validated by the Titan-IV launch vehicle experimental data. The full separation integration is used for a typical launch vehicle with two strap-on boosters using spring ejector mechanism and spherical constraint joints acting in the dense atmosphere. Hence the aim of presented interface is to facilitate integration of complicated separation mechanisms simulation with a full numerical CFD aerodynamic solver.
Farsi abstract :
در مقاله حاضر يك كد نرم افزاري واسط براي شبيه سازي همزمان ديناميك و آيروديناميك بوسترهاي جانبي مقيد، از ماهواره بر در جو غليظ ارائه گرديده است. به اين منظور، يك حلگر شش درجه آزادي ديناميك چند جسمي، با استفاده از متد معادله نيروي قيد، به يك حلگر عددي وابسته به زمان جريان اويلر كوپل شده است. در اين شبيه سازي، از يك روش به روز رساني شبكه متحرك به كمك روش هموارسازي فنري و تجديد شبكه موضعي، براي تطبيق حركت جسم در ميدان محاسباتي گسسته، به صورت خودكار استفاده شده است. كد واسط ارائه شده در اين مقاله، قادر به شبيه سازي جدايش چند جسم با مدل سازي كامل مكانيزم هاي جدايش مانند فنرهاي جدايش، تراسترها، مفاصل و غيره در حضور اثرات آيروديناميك جريان ميباشد. حلگر جريان با كمك نتايج تست تونل باد بر روي ماهواره بر تيتان4 صحت سنجي شده و بيانگر دقت مناسب آن ميباشد. در پايان، شبيه سازي جدايش براي يك ماهواره بر نمونه با دو بوستر جانبي و با بكارگيري سيستم جدايش فنري و اتصالات مفصلي در اتمسفر غليظ ارائه شده است. بنابراين، ويژگي كد واسط ارائه شده در اين تحقيق را ميتوان امكان شبيه سازي همزمان مكانيزم هاي پيچيده ديناميك جدايش در حضور آيروديناميك عددي ناپايا، دانست.
Keywords :
numerical dynamic-aerodynamic interface , strap-on boosters separation , 6-DOF multi body dynamic solver , Constraint Force Equation Methodology , numerical time dependent Euler flow solver
Journal title :
Astroparticle Physics