شبيه سازي عددي و مقايسه عملكرد دو اندازه مختلف از ساچمه هاي تفنگ بادي با كاليبرهاي 5/4 و 5/5 ميلي متر

Numerical Simulation and Operation Comparison of Two Sizes of Air Gun Pellets with 4.5 and 5.5 mm Calibers

در اين مقاله به شبيه سازي عددي و مقايسه عملكرد دو اندازه مختلف از ساچمه هاي تفنگ بادي با كاليبرهاي 5/4 و 5/5 ميلي متر پرداخته شده است. ساچمه هاي مذكور تحت اثر نيروي پسا و با تغييرات پيوسته سرعت مواجه هستند و جريان ناپايا را تجربه مي كنند. به منظور تحليل عددي اين مساله، معادلات ناوير- استوكس تحت شرايط ناپاياي تراكم پذير آشفته به همراه معادلات ديناميكي حركت ساچمه به طور هم زمان در يك شبكه محاسباتي متحرك با نوشتن يك برنامه كامپيوتري حل شده اند. مدل سازي هندسي ساچمه ها، با عكس برداري دقيق از نمونه واقعي و عمل نقطه يابي، حاصل شده است. همچنين با توجه به هندسه ساچمه ها از دستگاه مختصات استوانه اي و با فرض تقارن-محوري استفاده گرديده است. شبيه سازي عددي به كاررفته، بر پايه گسسته سازي شارهاي جابه جايي توسط طرح اختلاف مركزي مرتبه دوم و استفاده از يك روش ضمني به شيوه حجم محدود مي باشد. به دليل اهميت پارامتر زمان در حل مساله، دقت زماني مرتبه دوم به روش گام زماني دوگانه مورد استفاده قرار گرفته است. سپس به منظور تاييد صحت عملكرد برنامه كامپيوتري، پاسخ هاي حاصل با نتايج تجربي معتبر مقايسه گرديده اند. نتايج به دست آمده از اين بررسي ها نشان مي دهند كه سرعت شليك، جرم و اندازه ساچمه ها از عوامل تاثير گذار بر زمان طي مسير، افت ارتفاع و ممنتوم برخورد در يك مسافت معين مي باشند.

In this paper the numerical simulation and operation comparison of two sizes of air gun pellets with 4.5 and 5.5 mm calibers is performed. These pellets affected by drag force and are encountered to continuous velocity variations and experience an unsteady flow. In order to solve this problem numerically, the Navier- Stokes equations in an unsteady compressible turbulent flow with the dynamical equations of pellet motion solved simultaneously in a moving computational grid by a computer code. The geometrical modeling of pellets is obtained by accurate photography of actual sample and digitization. According to pellets geometry, the axisymmetric cylindrical coordinate system is used. The numerical simulation is based on discretization of convective flaxes by second-order central difference scheme and an implicit finite volume method. Because of the time importance in solution, the second-order time accurate is applied by dual time stepping approach. Then, in order to validate the operation of computer code the results are compared with experimental data. The results obtained from this investigations show that the shoot velocity, mass and pellets size are the effective factors on trajectory time, height loss and hitting momentum at a certain distance.