آنالیز جدایش بوسترهای جانبی با استفاده از شبیه سازی همزمان دینامیک مقید و CFD وابسته به زمان

نوع مقاله: مقالة‌ تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

گروه مهندسی هوافضا / دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

در مقاله حاضر یک کد واسط حل عددی همزمان دینامیک و آیرودینامیک برای شبیه سازی دینامیک بوسترهای جانبی مقید، از ماهواره بر در جو غلیظ ارائه گردیده است. دو حل گر عددی تجاری: یک حل‌ گر شش درجه آزادی دینامیک چند جسمی و یک حل گر عددی وابسته به زمان، توسط یک کد واسط به یکدیگر متصل شده اند و در مجموع یک پکیج نرم افزاری برای شبیه سازی همزمان کوپل دینامیک و آیرودینامیک ارائه می دهند. نرم افزار حاضر، قابلیت شبیه سازی جدایش چند جسم را با مدل سازی مکانیزم های جدایش مانند فنرهای جدایش، تراسترها، مفاصل و غیره در حضور اثرات آیرودینامیک جریان دارا می باشد. تحلیل گر جریان با کمک نتایج تست تونل باد بر روی ماهواره بر تیتان4 صحت سنجی شده و بیانگر دقت مناسب آن می باشد. شبیه سازی جدایش برای یک ماهواره بر نمونه با دو بوستر جانبی و با بکارگیری سیستم جدایش فنری و اتصالات مفصلی در اتمسفر غلیظ ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Strap-On Boosters Separation Analysis Using Coupled Simulation of Constraint Dynamics and Time Dependent CFD

نویسنده [English]

  • Mostafa Jafari
Department of Aerospace Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran Iran
چکیده [English]

A numerical dynamic-aerodynamic interface for simulating the separation dynamics of constrained strap-on boosters jettisoned in the atmosphere is presented. Two commercial solvers: a 6DOF multi-body dynamic solver and a numerical time-dependent flow solver are integrated together with an interface code to constitute a package that presents real-time dynamic/aerodynamic coupled analysis. Dynamic unstructured mesh approach is employed using local remeshing methods in respect of bodies motion with a second-order upwind accurate 3D Euler solver. This interface can simulate multi body separation dynamics interaction with aerodynamic effects to complete separation mechanisms like springs, thrusters, joints and so on. The flow solver is validated by the Titan IV launch vehicle experimental data. The separation integration is used for a typical launch vehicle with two strap-on boosters using spring ejector mechanism and spherical constraint joints acting in the dense atmosphere. Hence, the aim of the presented interface is to facilitate the integration of complicated separation mechanisms with a full numerical CFD aerodynamic solver.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Strap-On Boosters
  • Separation Analysis
  • 6DOF multi body dynamic
  • numerical time dependent flow solver
  • spring ejector mechanism
  • CFD
  • Dynamic mesh