Viscous free-oscillation simulations with theOVERFLOW solver are used to predict the aerodynamic behavior of nonlifting capsule shapes in the supersonic-speed regime. Computations using hybrid Reynolds-averaged Navier– Stokes turbulence models are examined for two novel atmospheric-entry capsule configurations: an idealized inflatable decelerator concept and the Orion crew module. The simulation results are validated against nonlinear aerodynamic models determined from free-flight ballistic-range data analysis. For the Orion crew module, two separate methods of reducing identical range data, along with common models tested in separate range facilities, are included. The computations demonstrate the efficiency and accuracy of dynamic simulations for developing a nonlinear aerodynamic performance database. Analysis indicates that the typical nonlinear bluff-body behavior is characterized by a rate-dependent dynamic response, which is not currently accounted for in common aerodynamic models

چکیده

شبيه سازي نوسان آزاد لزج با حل كننده OVERFLOW براي پيش بيني رفتار آيروديناميكي شكل غير برازاي كپسول در رژيم سرعت فراصوتي استفاده شده است. محاسبات مدلهاي آشفتگي ناوير استوكز با اعداد رينولدز متوسط تركيبي براي دو شكلبندي جديد كپسول بازگشتي به اتمسفر امتحان شده است: مفهوم كاهنده شتاب متورم شونده ايده آل شده و مدول سرنشيندار اوريون. نتايج شبيه سازي در برابر مدلهاي غير خطي آيروديناميكي تعيين شده از تحليل داده هاي برد بالستيك پرواز آزاد تاييد شده اند. براي مدول سرنشيندار اوريون، دو روش متفاوت كاهش داده برد يكسان به همراه مدل مشترك تست شده در تسهيلات برد جداگانه شامل گرديده است. محاسبات دقت و كارايي شبيه سازي ديناميكي را براي توسعه بانك داده كارايي آيروديناميكي غير خطي نشان مي دهند. تحليلها نشان مي دهند كه رفتار غير خطي بدنه گشاد نمونه بوسيله پاسخ ديناميكي وابسته به نرخ مشخص مي شود كه اخيرا براي مدلهاي مشترك آيروديناميكي شمرده نمي شوند.

1-مقدمه

ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) تكنولوژي كليدي در طراحي كپسول بازگشتي مدول سرنشيندار اوريون ناسا و در توسعه مفهوم كاهنده سرعت داراي جرم زياد جديد براي ماموريتهاي آينده مريخ مي باشد. كپسول بازگشتي به اتمسفر و شكلهاي برآمده چالشي را براي تحليل عددي به خاطر جدايش حتمي و سايه اندازي بدنه گشاد  به روي انتهاي عقبي وسيله ايجاد مي كند. اين فيزيك مشابه غير يكنواخت مشكلاتي را براي پايداري و كنترل، چنانچه به خاطر دنباله غير يكنواخت ميرا كردن پيچ، زمانيكه حداكثر نياز به ميرا كردن نوسانات مي باشد، به طور برعكس اثر مي كند. بعلاوه تعيين دقيق ميرا كردن پيچ از اندازه گيريهاي تجربي براي كپسول و شكل برآمدگي چالشي مي باشد كه به دوران برنامه هاي آپولو و وايكينگ (مراجع 1 تا 7) باز مي گردد...