نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی
چکیده
در مقاله حاضر، شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی سامانه هواایست تاکتیکی ارائه شده و ضرایب استاتیکی طولی سامانه استخراج شده است. در این شبیه‌سازی، از نرم افزار فلوئنت و مدل توربولانسی اسپالارت- آلماراس استفاده شده است. ابتدا به منظور صحه‌سنجی مدل توربولانسی و روش عددی به‌کار رفته، شبیه‌سازی بدنه یک کشتی هوایی انجام شده و ضریب درگ در زاویه حمله‌ی صفر درجه با نتایج دو مقاله معتبر مقایسه شده است که نشان‌دهنده تطابق بسیار مناسب نتایج به‌دست آمده با مراجع است. سپس، شبیه‌سازی هواایست طراحی شده در زاویه حمله‌های 10- تا 30 درجه انجام شده و کانتورهای فشار، Y+ و خطوط جریان سیال در زوایای حمله مختلف ارائه شده است. هم‌چنین، ضرایب آیرودینامیک استاتیکی طولی سامانه برای دو سرعت 5 و 20 متر بر ثانیه استخراج شده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که ضرایب آیردوینامیک در دو سرعت مختلف بسیار به هم نزدیک است و ضریب ممان پیچشی حول دماغه بالن کاملاً دارای شیب منفی است که نشان دهنده پایداری سامانه است. در نهایت، ممان پیچشی سامانه طراحی شده با ممان دو هواایست امریکایی و کره‌ای مقایسه شده است. شیب نمودار ممان پیچشی نسبت به زاویه حمله در بالن طراحی شده نسبت به سامانه‌های مذکور بیشتر است که نشان دهنده پایداری بیشتر سامانه طراحی شده است
کلیدواژه‌ها
موضوعات
- Chan and J. Hunt. “Wind tunnel study of a large aerostat.” 11th AIAA Aviation Technology, Integration, and Operations (ATIO) Conference, including the AIAA Balloon Systems Conference and 19th AIAA Lighter-Than. 2011.
- Dexheimer, Tethered Balloon System (TBS) Instrument Handbook. No. DOE/SC-ARM-TR-206. DOE Office of Science Atmospheric Radiation Measurement (ARM) Program (United States), 2018.
- Saleem, and M. H. Kim. "Aerodynamic analysis of an airborne wind turbine with three different aerofoil-based buoyant shells using steady RANS simulations." Energy Conversion and Management, Vol. 177, pp. 233-248. 2018.
- U. Vehicles and M. E. Rogers, “LIGHTWEIGHT AEROSTAT SYSTEM (LAS) A New Concept In Security Surveillance and Communications Relay,” 2009.
- Bilaye, V. N. Gawande, U. B. Desai, A. A. Raina, and R. S. Pant, “Low cost wireless internet access for rural areas using tethered aerostats,” IEEE Reg. 10 Colloq. 3rd Int. Conf. Ind. Inf. Syst. ICIIS 2008, no. 06, pp. 6–10. 2008.
- Smith, Steve, et al. “HiSentinel80: flight of a high altitude airship, 11th AIAA Aviation Technology.” Integration, and Operations (ATIO) Conference, Virginia Beach, VA. 2011.
- P. Androulakakis and R. Judy, “Status and plans of high altitude airship (HAATM) program,” AIAA lighter than-air systems technology (LTA) conference, Daytona Beach, FL, USA, 2013.
- Lutz, P. Funk, A. Jakobi, et al. “Summary of aerodynamic studies on the LOTTE airship,” Proceedings of the 4th international airship convention and exhibition, Cambridge, UK, 2002.
- Funk, T. Lutz and S.Wagner, “Experimental investigations on hull-fin interferences of the LOTTE airship,” Aerospace Science Technology, 7, pp. 603–610. 2003.
- Funk, A. Jakobi, T. Lutz, et al., “Experiments on the Flow field of an inclined airship body,” Proceedings of the international airship convention and exhibition, Friedrichshafen, Germany, 2000.
- Suman, S. Lakshmipathy and R. S. Pant, “Evaluation of assumed-transition-point criterion in context of Reynolds-averaged simulations around lighter-than-air Vehicles,” J Aircraft, 50, pp. 450–456. 2011.
- A. Kanoria, K. Panchal and R. Dongre, et al. “Computational modelling of aerodynamic characteristics of airships in arbitrary motion,” 22nd AIAA lighter-than-air systems technology conference, Dallas, TX, USA, 2015.
- C. Chan, K. Shervington and J. Hunt, “Wind tunnel study of a large aerostat, CFD validation,” AIAA lighter-than-air systems technology (LTA) conference, Daytona Beach, FL, USA, 2013.
- C. Chan SC and J. Hunt, “Wind tunnel study of a large aerostat,” AIAA 11th aviation, technology, integration, and operations conference and 19th lighter-than-air technology conference, Virginia Beach, VA, USA, 2011.
- Xiao-liang, F. Gong-yi, and D. Deng-ping, “Experimental investigations on aerodynamic characteristics of the zhiyuan-1 airship,” Journal of Aircraft, vol. 47, pp. 1463-1468, 2010.
- Joubert, , and R. Jean-François, “Open-Source CFD Code Assessment for Lighter-Than-Air Aerodynamic Flows Simulation,” 52nd 3AF International Conference on Applied Aerodynamics, 2017.
- Voloshin, K. C. Yong, and K. C. Rajnish, “A comparison of turbulence models in airship steady-state CFD simulations,” arXiv preprint arXiv, pp. 1210.2970, 2012.
- D. Reddy and R. S. Pant, “CFD analysis ofaxisymmetric bodies of revolution using OpenFOAM,” 2018 Applied Aerodynamics Conference, p. 333, .2018.
- Lynn et. al., “Aerodynamic Design of KARI Mid-sized Aerostat,” KSAS International Journal, Vol, No 1, 2006.
)