دانلود پایان نامه ارشد : تحلیل عددی پایداری دینامیکی یک کپسول فضایی بازگشتی در حرکت پیچشی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی هوافضا

گرایش : مهندسی فضایی 

عنوان :  تحلیل عددی پایداری دینامیکی یک کپسول فضایی بازگشتی در حرکت پیچشی

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

مهندسی هوافضا- مهندسی فضایی

تحلیل عددی پایداری دینامیکی یک کپسول فضایی بازگشتی در حرکت پیچشی با نوسانات اجباری و آزاد

استاد راهنما

دکتر رامین کمالی مقدم

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیدهدر این تحقیق به تحلیل پایداری دینامیکی کپسول بازگشتی MUSES­_C در نوسانات پیچشی اجباری و آزاد با استفاده از شبیه­سازی عددی پرداخته شده است. در ابتدا مقدمه‌ای از آیرودینامیک غیردائم، ناپایداری دینامیکی کپسول­های بازگشتی و منشاء آن ذکر شده و تاریخچه­ای بر مطالعات پیشین و نوسانات اجباری و آزاد آورده شده است. نحوه شبیه‌سازی عددی جریان ناپایا حول اجسام نوسانی با حرکت پیچشی توسط نرم افزار Ansys/Fluentمورد بررسی واقع شده و با حل جریان حول دو نمونه ایرفویل مشخص از صحت الگوریتم شبیه‌سازی عددی اطمینان حاصل شده است. سپس شبیه‌سازی جریان سه‌بعدی حول هندسه یک فضاپیمای مشخص (کپسول بازگشتی MUSES­_C) در حرکت نوسان اجباری صورت گرفته و نتایج حاصله با داده‌های تجربی اعتبارسنجی شده‌ است. در این بخش علاوه بر بررسی فیزیک جریان حاکم بر حرکت کپسول، نحوه تعیین ضرایب مشتقات دینامیکی ارائه شده و سپس با استفاده از نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی صورت گرفته، مقدار ضریب دمپینگ پیچشی برای آن محاسبه و معیار پایداری بررسی شده است. در بخش دیگر این تحقیق شبیه‌سازی عددی جریان سه‌بعدی در حرکت پیچشی کپسول مورد نظر در شرایط مختلف جریان صورت گرفته و اثر پارامترهای محیطی بر ناپایداری دینامیکی آن مورد مطالعه واقع شده است. نهایتاً، جریان حول کپسول موردنظر در نوسانات آزاد شبیه‌سازی شده و رفتار دینامیکی آن تحت نوسانات پیچشی آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. در واقع این پروژه به بررسی پایداری دینامیکی کپسول در رژیم­های مختلف جریان، زوایای حمله مختلف و فرکانس­های متفاوت پرداخته و در نهایت پایداری دینامیکی کپسول و رفتار دینامیکی آن در نوسانات آزاد، بررسی شده است. بررسی پایداری با استفاده از شبیه­سازی عددی در نوسانات آزاد نه تنها در دنیا موضوعی جدید بوده و بررسی­های اندکی در این زمینه صورت گرفته است بلکه بررسی این موضوع در کشور ما ( ایران) برای اولین بار است که صورت می­گیرد.واژه‌های کلیدی: پایداری دینامیکی، اجسام بازگشتی، حرکت پیچشی، نوسانات آزاد و اجباریفهرست مطالب1- مقدمه ای بر پایداری اجسام پرنده 171-1- آیرودینامیک غیردائم.. 181-2- پایداری... 191-2-1- پایداری استاتیکی.. 201-2-2- پایداری دینامیکی.. 201-2-3- تفاوت پایداری استاتیکی و دینامیکی.. 211-3- ناپایداری دینامیکی کپسولهای بازگشتی... 221-3-1- توزیع فشار روی سطح کپسول بازگشتی.. 231-3-2- گردابه ها 251-4- شبیه‌سازی عددی جریان ناپایا حول کپسولهای بازگشتی... 271-5- مدل­های آشفتگی... 291-6- نوسانات اجباری و آزاد. 321-7- جمع­بندی... 332- اعتبارسنجی شبیه سازی عددی حرکت یک جسم در نوسان اجباری.. 352-1- ایرفویل NACA64A010.. 372-1-1- تنظیمات حل و شرایط مرزی.. 382-1-2- استفاده از شبکه متحرک... 392-1-3- استفاده از شبکه لغزشی.. 402-1-4- نتایج.. 412-2- ایرفویل NACA0012.. 452-2-1- تنظیمات حل و شرایط مرزی.. 462-2-2- استفاده از شبکه متحرک... 472-2-3- استفاده از شبکه لغزشی.. 482-2-4- نتایج.. 492-3- محاسبه مشتقات دینامیکی... 552-3-1- حرکت نوسانی پیچشی.. 552-4- جمع­بندی... 573- شبیه سازی عددی و تحلیل پایداری دینامیکی کپسول بازگشتی در نوسانات اجباری.. 583-1- شبکه­بندی... 593-2- شرایط مرزی و مشخصات حل... 613-3- فیزیک حاکم بر جریان.. 633-4- نتایج... 713-5- تحلیل پایداری دینامیکی... 733-6- استقلال شبکه.. 764- بررسی اثر پارامترهای محیطی بر پایداری دینامیکی کپسول بازگشتی.. 774-1- شبکه­بندی... 804-2- شرایط مرزی و مشخصات حل... 804-3- تاثیر زاویه حمله متوسط... 814-4- تاثیر عدد ماخ.. 904-5- تاثیر فرکانس نوسانات... 984-6- تحلیل پایداری دینامیکی... 1044-7- جمع­بندی... 1105- شبیه سازی عددی و تحلیل پایداری دینامیکی کپسول بازگشتی در نوسانات آزاد. 1115-1- شبکه­بندی... 1125-2- شرایط مرزی و مشخصات حل... 1135-3- معادلات حاکم.. 1135-4- الگوریتم UDF نوسان آزاد. 1195-5- نتایج نوسانات آزاد کپسول فضایی... 1235-6- جمع­بندی... 1276- جمع­بندی و ارائه پیشنهاد. 1287- فهرست منابع.. 131    1- مقدمه­ای بر پایداری اجسام پرندهیک فضاپیما در مسیر برگشت به زمین، برای موفقیت در ماموریت و سالم رسیدن به زمین، علاوه بر پایداری استاتیکی، جهت حفظ مسیر خود نیازمند پایداری دینامیکی و کنترل دامنه زاویه نوسانات حرکتی خود می‌باشد.به طور کلی اجسام بازگشتی به دو دسته تقسیم می­شوند. دسته اول پرتابه­های بالستیکی هستند که برای محدوده برد زیاد استفاده می­شوند. دسته دوم کپسول­های تحقیقاتی برگشت­پذیری هستند که یا در مدار زمین چرخیده و سپس به زمین بازگشته و یا به سمت سیارات دیگر برای تحقیق فرستاده شده و نمونه­ها را برمی­گردانند. کپسول­های بازگشتی به دلیل مسافت زیاد تا سطح زمین دارای سرعت بسیار بالایی هستند و بنابراین دارای مشکلات حرارتی و کنترلی می­باشند. برای رفع مشکل حرارت معمولاً از شکل­های بلانت استفاده می­شود. این اشکال با ایجاد یک موج ضربه­ای جدا شده از بدنه علاوه بر ایجاد نیروی پسای زیاد، حرارت کمتری به بدنه منتقل می­کنند. از طرفی برای کپسول­های برگشتی که از چتر نجات به عنوان وسیله بازیابی آیرودینامیکی استفاده می­کنند، نوسانات حرکتی موضوع بسیار مهمی است؛ چون باید قبل از باز شدن چترنجات زاویه حمله کپسول کمتر از ده درجه باشد تا چتر به درستی باز شده و عمل نماید. در غیر اینصورت چتر عمل نکرده و کپسول سقوط آزاد نموده و با سرعت خیلی زیاد به سطح زمین اصابت می­کند. با دلایل ذکر شده می­توان نتیجه گرفت کنترل پایداری دینامیکی اجسام بازگشتی مسئله حائز اهمیتی است. جهت کنترل این اجسام، نیاز به محاسبه نیروهای آیرودینامیکی در حالت ناپایا می‌باشد. در نتیجه، بررسی پایداری دینامیکی این اجسام در حالت غیردائم و به دست آوردن ضرایب آیرودینامیکی تاثیرگذار در پایداری دینامیکی، از الزامات طراحی اجسام بازگشتی می­باشد.از آنجا که هدف این پروژه بررسی پایداری دینامیکی یک کپسول بازگشتی در نوسانات پیچشی اجباری و آزاد است در ادامه به مطالعه آیرودینامیک جریان غیردائم، انواع پایداری، پایداری دینامیکی، عوامل موثر در ایجاد ناپایداری دینامیکی، مدل­های آشفتگی و نوسانات اجباری و آزاد پرداخته خواهد شد.1-1- آیرودینامیک غیردائمهنگامی که یک جسم پرنده تحت شرایط پروازی ثابتی) شامل سرعت، زاویه حمله، ارتفاع و(...  در هوا حرکت می­کند، پس از گذشت مدت زمان کوتاهی جریان حول آن به شرایط دائم و پایدار رسیده و خواص جریان حول آن از جمله توزیع فشار به مقدار ثابتی خواهد رسید. در این حالت نیروهای وارد بر جسم تابعی از عدد ماخ، عدد رینولدز و زاویه حمله جریان بوده و مستقل از زمان می­باشند. برای حل چنین جریان­هایی و بدست آوردن نیروهای آیرودینامیکی دراین حالت روش­های تئوری و تحلیلی فراوانی در رژیم­های مختلف سرعت از جریان تراکم­ناپذیر گرفته تا جریان­های ماوراءصوت وجود دارد[1].اما موارد زیادی وجود دارد که در آن خواص جریان حول جسم و در نتیجه نیروهای آیرودینامیکی مربوطه وابسته به زمان بوده و با گذشت زمان مقادیر آن­ها تغییر می­کند. در حقیقت تغییراتی که در هندسه جسم و یا شرایط جریان نسبت به زمان پیش می­آید باعث می­شود خواص جریان حول جسم به یک حالت دائم نرسیده و نسبت به زمان تغییر نماید. غیردائم بودن جریان و نیروهای آیرودینامیکی می­تواند ناشی از عوامل مختلفی باشد. گاهی اوقات حرکات نوسانی جسم در طول مسیر پروازی خود باعث غیردائم شدن جریان می­شود که به عنوان مثال می­توان به نوسانات زاویه­ای ایرفویل حول یک محورخاص (Pitch) و یا نوسانات جابجایی آن در راستای عمود بر جریان (حرکتPlunge) و یا تغییر شکل­هایی که در موشک­های با نسبت طول به قطر بالا حرکت ایجاد می­شود اشاره نمود. دربعضی از مواقع نیز تغییر در شرایط پروازی باعث غیردائم شدن جریان می­شود. به عنوان مثال هنگام شتاب گرفتن جسم، سرعت برخورد جریان به آن نسبت به زمان تغییر کرده و باعث تغییر نیروهای آیرودینامیکی می­شود و یا تندبادهای ناگهانی(Gust)  که در طول مسیر پرواز یک جسم به آن برخورد می­کند باعث ایجاد تغییرات لحظه­ای درخواص جریان خواهد شد. گاهی اوقات نیز ناپایداری­هایی که در خود جریان به­وجود می­آید باعث غیردائم شدن آن می­شود که می­توان به پدیده جدایش گردابه­ها از روی اجسام در زوایای حمله بالا اشاره کرد.غیردائم بودن جریان حول جسم ناشی از هر عاملی که باشد باعث پیچیدگی جریان حول آن شده و محاسبه نیروهای وارد بر جسم دیگر به سادگی آنچه درحالت دائم انجام می­شود، نخواهد بود. دراین حالت برخلاف حالت دائم، پارامتر زمان نقش تعیین کننده­ای در تعیین مقدار نیروهای آیرودینامیکی وارد بر جسم خواهد داشت و در بسیاری از مواقع نیروهای آیرودینامیکی دیگر تنها تابعی از عدد ماخ و عدد رینولدز نبوده و به پارامترهای دیگری نیز وابسته می­شوند. به عنوان مثال برای یک جسم نوسانی (چه نوسانات زاویه­ای وچه نوسانات طولی) نیروهای آیرودینامیکی که بافرکانس زاویه­ای  در حالت نوسان است، و در جریانی با سرعت V قرار دارد براساس آنالیز ابعادی بصورت تابعی از عدد رینولدز، عدد ماخ و فرکانس کاهش یافته خواهد بود[1].1-2- پایداریپایداری به معنای عکس العمل جسم پرنده در راستای دمپ و یا تصحیح اختلالات درونی و بیرونی اعمال شده به آن، در طول مسیر حرکت می‌باشد[2]. در علم آیرودینامیک ناپایا پایداری یک جسم بر دو نوع است:
  1. پایداری استاتیکی (Static stability)
  2. پایداری دینامیکی (Dynamic stability)
1-2-1- پایداری استاتیکیپایداری استاتیکی به معنای تمایل جسم پرنده به ایجاد نیرو و گشتاورهایی است که مستقیما با اغتشاشات لحظه‌ای به وجود آمده در متغیرهای حرکت هواپیما، از شرایط پرواز حالت دائم، مخالفت می‌کنند[2].به عنوان مثال در وسیله پرنده اگر دماغه به هر دلیلی، نسبت به مسیر پرواز بالا رود و به دنبال آن روی وسیله پرنده گشتاوری ایجاد شود که با بالا رفتن دماغه مخالفت نماید آنگاه گفته می‌شود که وسیله پرنده برای چنین اغتشاشی از نظر استاتیکی پایدار است[2]. (شکل ‏1‑1)شکل ‏11-پایداریاستاتیکی[2]1-2-2- پایداری دینامیکی                                                                         همانگونه که در شکل1-2 نشان داده شده است پایداری دینامیکی عبارت است از تمایل هواپیما به کاهش دامنه حرکت اغتشاش یافته و رساندن آن به صفر و یا مقداری متناظر با یک حالت یکنواخت جدید پس از آن که اغتشاش پایان یافته است[2].تعداد صفحه : 139قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید