Title of article :
A Semi-empirical Model to Predict the Attached Axisymmetric Shock Shape
Author/Authors :
Davari, A.R Department of Engineering - Science and Research Branch Islamic Azad University, Tehran, Iran
Abstract :
In this work, a simple semi-empirical model is proposed, based on Response Surface Model, RSM, to determine the shape of an attached oblique shock wave emanating from a pointed axisymmetric nose at zero angle of attack. Extensive supersonic visualization images have been compiled from various nose shapes at different Mach numbers, along with some others performed by the author for the present paper. The method is based on the relationship between the body shape and the shock shape. The body shape and the free stream Mach number determine the shape of the oblique shock standing ahead. From the statistical data bank containing the visualization tests and employing the RSM, an analytic relationship has been established between the body and the shock shape. From this relationship, knowing the body shape and the Mach number, one can simply determine the shock shape. The visualization tests performed by the author for some other cases have approved the accuracy of the proposed relationship. However, the approach is restricted to attached shocks emanating from sharp noses at zero angle of attack. Despite the limitations, this relationship can effectively be used in model scale determination for wind tunnel tests to prevent shock reflection from the walls that could lead to erroneous results.
Farsi abstract :
در اين مقاله يك روش نيمه تجربي بر مبناي سطح پاسخ پيشنهاد داده شده است كه به كمك آن مي توان شكل موج ضربه اي مايلي كه از يك دماغهي با تقارن محوري در زاويهي حمله ي صفر درجه ايجاد مي شود را تخمين زد. به اين منظور، يك بانك اطلاعاتي گشترده از تصاوير آشكارسازي جريان فراصوتي حول دماغه هاي مختلف در اعداد ماخ متفاوت جمع آوري شده و شكل موج ضربه اي براي همه ي آنها استخراج گرديد. همچنين، چندين آزمايش آشكارسازي ديگر با استفاده از امكانات داخلي و در دو تونل باد فعال موجود در كشور توسط نويسنده انجام گرفته و از نتايج آنها براي بررسي دقت تخمين روش مذكور استفاده شده است. در اين روش، ثابت شد كه انواع مختلف دماغه هاي با تقارن محوري را مي توان با يك منحني درجه ي چهار توصيف نمود. بر اين اساس، معادلهي شكل موج ضربه اي نيز يك منحني درجه ي چهار در نظر گرفته شد است كه هر يك از ضرايب آن خود تابعي از عدد ماخ جريان و پارامترهاي هندسي دماغه مي باشند. اين ضرايب ثابت با استفاده از بانك اطلاعاتي تدوين شده و به كمك روش سطح پاسخ تعيين شده و براي استفاده از روش مذكور، كافيست عدد ماخ جريان و ضرايب معادلهي درجه چهار از شكل دماغه مشخص باشند. به كمك اطلاعات مذكور و رابطهي به دست آمده در اين مقاله، مي توان معادلهي درجه ي چهار از شكل موج ضربه اي ايجاد شده را به راحتي تخمين زد. چنين محاسباتي براي به دست آوردن مقياس مدل مورد آزمايش در تونل باد و به منظور اجتناب از انعكاس شوك از ديواره هاي تونل باد، يك ابزار مهم و كاربردي بوده و نقش مهمي در كاهش خطاهاي ناشي از تداخل شوك و ديواره خواهد داشت.
Keywords :
Semi Vertex , Mach Wave , Shock Shape , Conical Flow
Journal title :
International Journal of Engineering