شبيه سازي شبه استاتيك فرايند جدايش در موشكهاي چند مرحله اي

Quasi-Static Numerical Simulation of Missile Staging

در اين مقاله فرايند جدايش موشكهاي چندمرحله‌اي با حل عددي معادلات تقارن محوري ناوير-استوكس به صورت شبه استاتيك مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. در اين محاسبات از معادلات متوسط زماني با تقريب لايه برشي نازك به همراه يك مدل جبري براي تلاطم استفاده شده است. موشك در ارتفاع فوقاني جو با عدد ماخ 10 پرواز مي‌كند و فشار جت تزريق حدود 104×6/3 برابر فشار جريان آزاد است. براي حل عددي از يك روش TVD نوع گودنف با دقت مكاني و زماني مرتبه دوم استفاده مي‌شود. محاسبات براي حالت متصل و به ازاي فواصل مختلف سر و بدنه انجام پذيرفته است. نتايج نشان مي‌دهند كه امواج ضربه‌اي حاصل از اندركنش جت تزريق و جريان پايه تاثير زيادي در آرايش جريان داشته و نيروهاي آيروديناميكي وارد بر سطح جسم را به شدت تغيير مي‌دهد. ماكزيمم فشار روي جسم در حالت متصل با تزريق جت بيش از 250 برابر حالت بدون تزريق است. همچنين نيروي مقاوم وارد بر سر جنگي در فواصل مختلف سر و بدنه ابتدا كاهش چشمگيري يافته و سپس افزايش مي‌يابد. اين تغييرات شديد مي‌تواند نقش به سزايي در پايداري حركت و كنترل جسم ايفا كند.

In this study, the missile staging process by implementing a side-injected jet is simulated numerically. The problem is considered to be axisymmetric and the thin shear layer approximation of Navier-Stokes equations along with an algebraic turbulence model is used in a quasi-static form for the calculations. The free stream corresponds to a very high altitude flight condition with a Mach number of 10 and an injected jet pressure ratio of about 63000. An explicit Godunov-type scheme is used in the calculations, which is second-order in time and space. Computations are performed on the attached and separated geometry for a range of distances between the body and the warhead. The intense interactions between the jet flow and the main free-stream and its overall influences on the warhead aerodynamic loading are finally demonstrated.