فهرست مطالب

نشریه دانش و فناوری هوافضا
سال یکم شماره 1 (بهار و تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/04/13
  • تعداد عناوین: 7
|
  • روزبه فرهادی آذر، مهدی رمضانی زاده*، محمد طیبی رهنی، محمدرضا سلیمی صفحات 2-11

    در تحقیق حاضر، به بررسی اثرات اختلاف نسبت دمش(نسبت سرعت) بین جت های مهارکننده ی کوچک و جت اصلی در طرح جت های سه گانه بر اثربخشی خنک کاری لایه ای و تحلیل هیدرودینامیک جریان پرداخته شده است. این اختلاف نسبت دمش به گونه ای تنظیم شده که دبی کل سیال خنک با حالت جت های سه گانه ساده یکسان باشد. جت های سه گانه به صورت عمودی وارد جریان عرضی شده و نسبت دمای جت های خنک کننده به جریان عرضی داغ و عدد رینولدز کل جت ها به ترتیب برابر 5/0 و 4700 می باشد. روش عددی به کار رفته بر مبنای حجم محدود استوار بوده و از الگوریتم سیمپل بر روی یک شبکه ی چند بلوکه و جابه جا شده، با سازمان، و غیر یکنواخت استفاده شده است. شبیه سازی عددی برای سه نسبت سرعت جت های مهارکننده به جت اصلی صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که وقتی نسبت سرعت مذکور بیشتر از یک باشد، اثربخشی خنک کاری افزایش می یابد ولی در حالتی که این نسبت سرعت کمتر یک است، شاهد کاهش اثربخشی خنک کاری هستیم. به دلیل پیچیدگی زیاد جریان (ناشی از اندرکنش سه جت با جریان عرضی) و وابستگی زمانی ساختارهای گردابه های تشکیل شده، از رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ برای تحلیل دقیق تر جریان استفاده شده است.

    کلیدواژگان: جت های سه گانه، نسبت دمش، شبیه سازی گردابه های بزرگ، مدل اسماگورینسکی
  • علیرضا نادری*، مسعود دربندی، محمد طیبی رهنی صفحات 12-19
    در این تحقیق ضمن معرفی کوتاه یک آلگوریتم عددی در تحلیل میدان جریان با مرز متحرک و صحت سنجی آن، تاثیر حرکت و نوسان ایرفویل بر ضرایب آیرودینامیکی آن بررسی می شود. معادلات حاکم در فضای دلخواه لاگرانژی-اولری نوشته می شود. آلگوریتم عددی به کار گرفته شده ضمن استفاده از روش اجزای محدود در محاسبه شارهای پخش و فشاری از روش حجم محدود در ارضای قوانین بقای حرکت و قوانین بقای هندسی روی شبکه متحرک بهره می برد. در این جا دو میدان جریان حول سیلندر و ایرفویل متحرک را مورد بررسی قرار می دهیم. حرکت سیلندر از نوع نوسانی انتقالی اما حرکت ایرفویل از نوع نوسانی دورانی است. ابتدا با بررسی صحت آلگوریتم عددی با حل میدان جریان حول سیلندر، نشان داده می شود که آن آلگوریتم حتی با استفاده از شبکه درشت و گام زمانی بزرگ، دقت بالایی به منظور تحلیل میدان جریان با مرز و شبکه متحرک دارد. پس از آن میدان جریان حول ایرفویل نوسانی شبیه سازی می شود. نشان داده می شود که می توان با تغییر پارامترهای دورانی ایرفویل، در نیروی آیرودینامیکی آن تغییرات قابل توجهی ایجاد کرد.
    کلیدواژگان: رویکرد لاگرانژی، اولری، روش المان حجم محدود، ایرفویل نوسانی، ضرایب آیرودینامیکی
  • حسین بلندی، فرهاد فانی صابری *، امیر اسلامی مهرجردی صفحات 20-30

    در این مقاله یک سیستم کنترل وضعیت تناسبی-مشتقی برای مانورهای زاویه بزرگ یک ماهواره پایدار شده سه محوره و با استفاده از 4 چرخ عکس العملی طراحی می شود و پایداری آن با استفاده از روش لیاپانوف اثبات می گردد. در این روش، ترم های غیرخطی دینامیک چرخشی ماهواره بدلیل مانورهای زاویه بزرگ ماهواره در پاسخ سیستم موثر بوده و در طراحی قانون کنترل درنظر گرفته خواهد شد. در این راستا سیستم کنترل وضعیت طراحی شده مشتمل بر چهار چرخ عکس العملی با ساختار هرمی می باشد. از آنجاییکه چرخ های عکس العملی دارای ساختاری پیچیده بوده و عملکرد آنها به شدت بر روی دقت پایداری و دقت کنترل وضعیت ماهواره اثر می گذارند، لذا به منظور بررسی کارآیی سیستم کنترل وضعیت طراحی شده، مدل دقیق چرخ های عکس العملی استخراج شده و اثر آن بر دقت کنترل وضعیت و دقت پایداری ماهواره با استفاده از شبیه سازی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.

    کلیدواژگان: چرخ عکس العملی، کنترل وضعیت، کنترل کننده تناسبی، مشتقی، مانور زاویه بزرگ، ماهواره
  • رضا خاکی، مرتضی باقری*، بهنام سلیمانی صفحات 31-39

    امروزه با توجه به افزایش روزافزون تعداد سفرهای هوایی، موضوع کاهش فاصله ی عمودی میان ترافیک های پروازی در ارتفاعات بالا مورد توجه قرار گرفته است. محور اصلی این توجهات بر افزایش دقت سیستم های ارتفاع سنجی هواپیما به منظور کاهش حداقل فاصله ی عمودی (RVSM) و افزایش کاربری فضای پروازی بالای29000پا می باشد. دراین مقاله تجهیزات و سیستم های هواپیما که برای رسیدن به شرایط RVSM باید تغییر کنند بررسی شده است. همچنین پس از بررسی خطاهای موثر در سیستم ارتفاع سنجی، آنالیز عدم قطعیت ارتفاع سنجی انجام شده است. این آنالیز با استفاده از آزمایش های پروازی مختلف و آزمایشات زمینی با تستر فشار انجام شده است. نتایج نشان می دهند که خطای سیستم درحدود 22پا می باشد که در مقایسه با مقادیر خطای مجاز برای این هواپیما در شرایط RVSM، رضایت بخش است.

    کلیدواژگان: حداقل فاصله ی عمودی، ترافیک پروازی، ارتفاع سنج، عدم قطعیت، آزمایش پرواز
  • احمد کلهر، سید محمد مهدی دهقان بنادکی صفحات 40-51
    در این مقاله راهکار فیلتر فعال جرم- نقطه جهت تطبیق تصاویر راداری و نقشه مرجع عوارض زمین به منظور ناوبری اجسام پرنده بکار گرفته می شود. در این روش براساس تخمین بازگشتی به روش بیزین، روش فیلتر جرم- نقطه به گونه ای اصلاح می گردد که در برابر احتمال بروز خطاهای ناگهانی در اندازه گیری ارتفاع، سیستم ناوبری اینرسی (INS) و همچنین عبور از نواحی بسیار هموار مقاوم بوده و از ناپایداری تخمین بلندی ها جلوگیرینماید. فیلترجرم- نقطه شبکه ای از نقاط پیرامون محل تخمین را در نظر می گیرد و به هریک احتمالات مجزایی اختصاص می دهد. این احتمالات در شروع دارایمقادیر مشابه بوده و نشان دهنده نایقینی موجود در مکان یابی جسم پرنده در اطراف نقطه ای است که INS نمایش می دهد. این شبکه یا فیلتر به صورت یک مساله تخمین بازگشتی براساس تئوری بیزین به تدریج به سمت مقادیرصحیح همگرا می گردد. نتایج شبیه سازی توانمندی، مقاومت و تطابق آن با نیازمندی های سیستم ناوبری به کمک عوارض زمین را نشان داده و روش پیشنهادی را در زمره روش های قابل توسعه در سیستم های عملیاتی قرار می دهد.
    کلیدواژگان ناوبری به کمک عوارض زمین-تخمین بیزین – فیلتر جرم نقطه – تنظیم هوشمند فیلتر- نقشه دیجیتالی بلندی عوارض
  • ایوب انتظاری، روح الله دهقانی فیروزآبادی، محمد علی کوچک زاده صفحات 52-61
    هدف از انجام این تحقیق، استخراج و حل معادلات غیرخطی حاکم بر ارتعاشات پوسته استوانه ای ساخته شده از مواد مرکب لایه ای با لایه چینی متعامد، با استفاده از اصل همیلتون (Hamilton''s principle) و روش گالرکین است. کرنش ها از نوع غیرخطی ون کارمن (Von karman) بوده و شرایط مرزی دو سر گیردار، فرض شده است. بسط مودال پاسخ، به صورت مجموع چند مود در نظر گرفته شده است که با جایگذاری مستقیم این بسط در معادله غیرخطی حاکم بر مبنای کرنش های ون کارمن، و با استفاده از روش گالرکین، معادلات غیرخطی حاکم بر مختصات تعمیم یافته ی هریک از مود ها استخراج می شود. معادلات حاکم به دست آمده با استفاده از روش رانگ-کوتا مرتبه چهار حل می شود. با استفاده از روش حل ارائه شده، پاسخ ارتعاشی پوسته تحت بار دینامیکی مشخص، تحلیل شده و اثر پارامتر ی هایی چون نوع لایه چینی، تعداد موج ها و هندسه بر ارتعاشات پوسته مورد مطالعه قرار می گیرد. فرکانس های بدست آمده از روش حل ارائه شده در این تحقیق، با نتایج حاصل از نرم افزار اجزای محدود و نتایج دیگر محققین مقایسه و مطابقت داده شده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، پوسته ساخته شده از مواد مرکب، روش مودال، معادلات غیرخطی - گالرکین
  • محمود شریعتی، مسعود مهدی زاده رخی صفحات 62-69
    در این مقاله مسئله پایداری پوسته های استوانه ای نازک فولادی با طول های مختلف و دارای گشودگی های یک طرفه و دوطرفه با اشکال هندسی متنوع (مربع، مستطیل، دایره، بیضی) تحت بار فشاری محوری و با استفاده از روش اجزای محدود و آزمایشات تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش کمانش توسط یک دستگاه سرو هیدرولیک اینسترون 8802 (INSTRON 8802) انجام شده و نتایج به دست آمده از تست های تجربی با نتایج عددی مقایسه شده اند. مطابقت بسیار خوبی بین نتایج بدست آمده از شبیه سازی های عددی و آزمایشات تجربی مشاهده می شود. نتایج نشان می دهند که میزان گسترش گشودگی های مختلف با مساحت یکسان در جهت محیطی استوانه ها و تمرکز تنش، عوامل موثر در ایجاد تفاوت در مقاومت کمانش این نوع پوسته ها هستند.
    کلیدواژگان: کمانش، پوسته های استوانه ای، گشودگی، روش اجزای محدود، روش تجربی
|
  • Roozbeh Farhadi Azar, Mehdi Ramezanizadeh, Mohammad Taeibi Rahni, Mohammad Reza Salimi Pages 2-11

    In this research، effects of blowing ratio (velocity ratio) difference between the controlling small jets and the main jet in the compound triple jets arrangement on the film cooling effectiveness and the flow hydrodynamics are investigated. This blowing ratio difference was selected such that the total mass flow rate of the cold flow becomes equal to that of the simple compound triple jets. The triple jets are inclined normally into the cross flow and the cooling jets to the hot cross flow temperature ratio and the jets Reynolds number are 0. 5 and 4700، respectively. The numerical approach is based on the finite volume and the SIMPLE algorithm over a multi-block، staggered، structured and non-uniform grid arrangement was applied. The numerical simulations are performed for three controlling jets to main jet velocity ratios. The obtained results show that when the velocity ratio is higher than unity، the film cooling effectiveness increases، while it decreases when the velocity ratio is less than unity. Due to high complication of the flow (results from interaction of three jets with the cross flow) and time dependency of the introduced vortex structures، the large eddy simulation approach was used to investigated the flow more accurately.

    Keywords: Triple Jets, Blowing Ratio, Large Eddy Simulation Approach, Smagorinsky Model
  • Alireza Naderi*, Masoud Darbandi, Mohammad Taeibi Rahni Pages 12-19
    In this study we introduce and validate an algorithm for simulating of flow field over moving boundaries where there are transverse cylinder and flapping airfoil. The governing equations are presented in arbitrary Lagrangian-Eulerian approach. We use finite element shape functions to approximate pressure and diffusion fluxes and finite volume to satisfy geometric and flow conservation laws. Our results show a good accuracy with large time steps and coarse meshes. The changing in oscillation parameters causes considerable effects on aerodynamic coefficients.
    Keywords: Lagrangian, Eulerian Approach, Finite Volume Element Method, Oscillating Airfoil, Aerodynamic Coefficients
  • Hossein Bolandi, Farhad Fanisaberi, Amir Eslami Mehrjerdi Pages 20-30

    In this paper، a proportional-derivative attitude control system will be designed for large- angle maneuvers of a three-axis stabilized satellite using four reaction wheels and its stability is proven using Lyapanov theory. In this method، the nonlinear terms of satellite dynamic model are effective because of large angle rotational maneuvers and will be considered in designing the control law. Since the complex structure of the reaction wheels and their performance are effective on the stability and accuracy of satellite، therefore، in order to evaluate the effectiveness of the designed control system، the control accuracy and stability of the satellite will be evaluated using simulation in presence of Reaction Wheels Constraints with High Fidelity Model.

    Keywords: Attitude control, Large, Angle Maneuvers, Reaction Wheel, Satellite
  • Reza Khaki, Morteza Bagheri, Behnam Soleymani Pages 31-39

    Nowadays in view of increasingly rise in the number of air trips، the sufficient spaces for air traffics are reduced. The main part of these researches is to increase the accuracy of airplane altitude measuring systems in order for «Reduced Vertical Separation Minimum» (RVSM) and increasing the usable flying spaces above 29000 ft. In this paper، necessary systems and equipments in airplane are investigated to change in RVSM condition. Also، after consideration the effective error in altimitery system، uncertainty analysis is done. This analysis is carried out using the pressure tester and also different flights testing. The results show that، the error of altimetry system is about 22 ft which is in good agreement with the allowable value for this airplane in RVSM conditions.

    Keywords: Vertical Separation Minimum, Air Trafic, Altimeter, uncertainty, Flight Test
  • Ahmad Kalhor, Seyed Mohammad Mehdi Dehghan Bnadaki Pages 40-51
    In this paper an active point-mass filter is applied to match the radar observations with terrain reference map utilized in aircraft navigation. In the proposed matching method, based on an recursive Bayesian estimation approach, the point-mass filter is modified in order to become robust against the suddenly errors of radar system and Inertial Navigation System (INS) as well as to avoid instability of the estimation process when the aircraft passes from very smooth regions. The point-mass filter considers a network of points around the estimation point and assigns separated probabilities to them. The probabilities show uncertainties of the aircraft location. The probabilities are similar initially; however, they converge to true values gradually through a recursive estimation based on Bayesian approach. The simulation results demonstrate the robustness and efficiency of the proposed approach in terrain navigation systems and put it in the category of developing and operational systems.
    Keywords: Terrain aided navigation, Bayesian estimation –point mass filter, intelligent adaptive filter, Digital Terrain Elevation Data
  • Ayoob Entezari, Rooholah Dehghani Firoozabadi, Mohammad Ali Koochakzadeh Pages 52-61
    Nonlinear vibration analysis of cross-ply laminated composite shallow circular cylindrical shell was performed. This study applies the Hamilton''s principle and Galerkin''s method to establish the governing equations of motion and obtain the spatial mode shapes. The geometric non-linear strains are of the von Karman type، boundary condition is clamped-clamped and the shell is subjected to radial dynamic excitation. The modal expansion، considered as a summation of modes، is directly substituted into the non-linear equation of motion for the shell based on the von Karman non-linear strain، and the Galerkin’s method is applied to obtain the governing non-linear equations of motion in generalized coordinates. The resulting ordinary differential equations are solved by the Runge-Kutta method. Using the presented model، the effects of lamination sequence and material properties on the vibration characteristics of the shell are studied and some conclusions are drawn. The results are compared with previous studies and finite element analysis.
    Keywords: Compositeshell, Vibration, Modalmethod, Non, Linearequation, Galerkin's method
  • Mahmood Shareati, Masoud Mahdizadeh Rakhi Pages 62-69
    In this paper stability of thin steel cylindrical shells of various lengths including unilateral and bilateral cutouts with various shapes (square، rectangular، circular and elliptical shapes) subjected to axial compression were systematically studied with both experimental and finite element methods. Buckling tests were performed using an INSTRON 8802 servo hydraulic machine and the results of experimental tests were compared to numerical results. A very good correlation was observed between numerical simulations and experimental results. Results show that circumferential extension of various cutouts with identical area and stress concentration are effective parameters on buckling load of these structures.
    Keywords: buckling, Cylindrical Shells, Cutout, FEM, Experimental Method