بررسی مسیر حرکت یک پرتابه کروی گذرصوتی تحت مکانیزم هوپ-آپ به کمک شبیه سازی جریان ناپایای سه بعدی آشفته

بهبود دقت هدف زنی با ساچمه های تفنگ بادی اهمیت زیادی در مسابقات تیراندازی داشته و همواره مورد توجه علاقه مندان می باشد. در این مقاله، عملکرد یک پرتابه کروی گذرصوتی به عنوان یک ساچمه تفنگ بادی با کالیبر 4.5 میلی متر تحت مکانیزم هوپ-آپ، به روش عددی بررسی گردیده که حرکت پرتابه را به صورت 4 درجه آزادی، شامل سه حرکت انتقالی و یک حرکت دورانی عرضی شبیه سازی می کند. مکانیزم هوپ-آپ باعث ایجاد حرکت دورانی و تولید نیروی مگنوس شده که می تواند از افت ارتفاع پرتابه جلوگیری کند. استفاده از مکانیزم فوق به عنوان اصلاح کننده مسیر پرتابه در تفنگ های بادی، ایده جدیدی است که تا کنون مطرح نشده است. معادلات ناویر- استوکس سه-بعدی تحت شرایط ناپایای تراکم پذیر آشفته به همراه معادلات دینامیکی حرکت ساچمه به صورت کوپل و در یک شبکه محاسباتی متحرک حل شده اند. شبیه سازی عددی، بر پایه طرح «رو» با دقت مرتبه دو مکانی و به لحاظ اهمیت زمان با مرتبه دو زمانی به شیوه حجم محدود می باشد. برای اعتبارسنجی، پاسخ های حاصل با نتایج تجربی معتبر مقایسه شده اند. نتایج حاصله نشان می دهند که اعمال چرخش مناسب به پرتابه برای هر فاصله معین می تواند از افت ارتفاع آن در هنگام برخورد به هدف جلوگیری نماید. در این ارتباط، از میان یابی داده های حاصل، رابطه ای که بتواند با دقت خوبی سرعت زاویه ای هوپ-آپ را بر حسب تابعی از موقعیت هدف و انرژی جنبشی شلیک برای جبران افت ارتفاع پرتابه در فواصل دلخواه پیش بینی نماید استخراج گردید. همچنین مشاهده شد که با افزایش سرعت زاویه ای، وقوع ریزش گردابه، تسریع و مقدار اندازه حرکت پرتابه کاهش می یابد.