دوره فلوئنت مقدماتی انسیس تک
جلسه شانزدهم
کامپایل UDF در فلوئنت
کامل ویدیو در آپارات بارگذاری شده است.
https://www.aparat.com/v/oiq0x75

دوره فلوئنت مقدماتی انسیس تک
جلسه هفدهم
نحوه کار با ژورنال در فلوئنت
کامل ویدیو در آپارات بارگذاری شده است.
https://www.aparat.com/v/adpph6k

کپسول بازگست به جو
موضوع امروز

شکل بالا سه رژیم مختلف جریان اطراف یک کپسول بازگشتی (reentry capsule) را نشان می‌دهد که شامل:

رژیم زیرصوت (Subsonic Regime)

رژیم مافوق صوت پایین (Low Supersonic Regime)

رژیم مافوق صوت بالا (High Supersonic Regime)

است. در ادامه تحلیل هر رژیم آورده شده است:

(a) رژیم زیرصوت (Subsonic Regime)
در این حالت، سرعت جریان کمتر از سرعت صوت است.

نقطه جدایش (Separation point) در جلوی کپسول ایجاد می‌شود که جریان در آن جدا شده و نمی‌تواند از هندسه منحنی عبور کند.

گردابه بازچرخشی (Recirculation vortex) در پشت کپسول شکل می‌گیرد، جایی که جریان چرخشی و پیچیده است.

هیچ شوکی وجود ندارد چون سرعت زیر صوت است.

جریان در این ناحیه عمدتاً لایه‌ای و پایدار است.

(b) رژیم مافوق صوت پایین (Low Supersonic Regime)
با افزایش سرعت و عبور از سرعت صوت، یک شوک کمانی (Bow shock) در جلوی کپسول تشکیل می‌شود.

شوک باعث فشرده شدن ناگهانی جریان و افزایش فشار، دما و چگالی می‌شود.

جریان بعد از شوک هنوز تمایل به جدا شدن دارد و یک گردابه بازچرخشی در پشت کپسول باقی می‌ماند.

نیروی درگ (Drag) افزایش می‌یابد به‌علت شوک و بازچرخش جریان.

(c) رژیم مافوق صوت بالا (High Supersonic Regime)
در سرعت‌های بسیار بالا، شوک کمانی بسیار قوی در جلوی کپسول تشکیل می‌شود.

جریان بعد از شوک شدید، به‌شدت کند و داغ می‌شود.

جریان از بدنه جدا شده و یک نقطه جدایش واضح دارد.

شوک بازفشاری (Recompression shock) در پایین‌دست کپسول ایجاد می‌شود که جریان را دوباره فشرده و منظم می‌کند.

این رژیم همراه با بیشترین میزان گرمایش آیرودینامیکی و نیروهای آیرودینامیکی است.

این تصویر یک شماتیک از فرآیند محافظت گرمایی (TPS - Thermal Protection System) برای کپسول بازگشتی فضاپیما را نشان می‌دهد. در ادامه توضیح بخش‌های مختلف تصویر ارائه می‌شود

سمت چپ تصویر – نمای کلی کپسول بازگشتی:
Freestream flow: جریان آزاد هوا در هنگام ورود مجدد به جو.

Shock wave: موج ضربه‌ای که جلوی کپسول ایجاد می‌شود و دمای بسیار بالا تولید می‌کند.

Boundary layer: لایه مرزی بین سطح کپسول و جریان هوا که محل انتقال گرما به سطح کپسول است.

Reentry capsule: کپسول بازگشتی که باید در برابر گرمای شدید محافظت شود.
سمت راست تصویر – ساختار مواد محافظتی و فرآیندها:
این بخش نمای برش خورده‌ی مواد محافظ گرما را نشان می‌دهد:

لایه‌های ماده:
Char (زغال):

لایه‌ی سطحی که پس از تجزیه حرارتی (pyrolysis) شکل می‌گیرد.

گازهای حاصل از پیرولیز و محصولات واکنش را به بیرون می‌فرستد.

در برابر سایش مکانیکی و فرسایش محافظت می‌کند.

Pyrolysis (پیرولیز):

منطقه‌ای که مواد به علت گرما شروع به تجزیه حرارتی می‌کنند.

تولید گازهایی مانند: H₂O، CO، CO₂، CH₄، H₂، C₂H₆ و فنول (Phenol).

این گازها به سطح آمده و به خنک‌سازی سطح کمک می‌کنند.

Virgin (ماده‌ی دست‌نخورده):

ماده‌ی اصلی که هنوز تجزیه نشده.

به‌مرور با پیشرفت حرارت، وارد فاز پیرولیز می‌شود.

Substructure (زیرساخت):

ساختار نگه‌دارنده‌ی کپسول که باید دمای پایین‌تری را تجربه کند.

فرآیندهای انتقال حرارت و ماده:
Radiation (تابش): از موج ضربه‌ای به سطح کپسول.

Convection (جابه‌جایی): از لایه مرزی به سطح کپسول.

Chemical species diffusion (انتشار گونه‌های شیمیایی): ورود گونه‌های واکنشی به داخل سطح.

Conduction (هدایت حرارتی): انتقال گرما از سطح به درون مواد.

Mechanical erosion (فرسایش مکانیکی): سایش سطحی بر اثر جریان و ضربه.

Pyrolysis gas، Reaction products، Re-radiation: خروج گازها و تابش مجدد برای کاهش گرمای سطح.

توی ایران کپسول بازگشت به جو را سرکار خانم دکتر سحر نوری استاد آیرودینامیک دانشگاه امیرکبیر کار میکنند.
شما را دعوت میکنم به دیدن این مقاله

An Approximate Engineering Method for Aerodynamic Heating Solution around Blunt Body Nose
این مقاله ایشان هم در این خصوص هست و با انسیس فلوئنت انجام شده است.
ببینید چقدر بزرگان کشور به حوزه انسیس فلوئنت علاقمندند و در پروژه های بزرگ خود از این نرم افزار استفاده میکنند.

هدف این مقاله بررسی و ارزیابی فلوئنت بوده است.

یک مقاله هم قبلا از ایشان دیدم مربوط به پلاسما در فلوئنت که ذکر شده بود از UDF در این خصوص استفاده کرده اند و این است قدرت UDF برای حل مسائل در نرم افزار انسیس فلوئنت