A blunt and short reentry capsule tends to be dynamically unstable at transonic speeds, attributed primarily to the delay of base pressure. In the present study the flow field around a capsule under forced pitching oscillation is numerically simulated, and the results are compared with that around the capsule at a fixed pitch angle. The two flow fields are found to be essentially the same except for a delay in the base pressure in the oscillating case. Detailed flow analysis reveals that impingement of reverse flow behind the capsule determines the base pressure distribution, and the behavior of the reverse flow is governed by the vortex structure behind the capsule. The vortex structure is composed of a ring vortex and a pair of longitudinal vortices, and the interaction between the longitudinal vortices and the flow field near the neck point defines the flow field behind the capsule. When the pitch angle is changed, the base pressure does not change until the disturbance of the longitudinal vortices caused by the pitching motion reaches the neck point. This time lag is the cause of the delay of the base pressure. This mechanism reasonably explains the characteristic features observed in the numerical simulation and supports several important features reported in previous experiments

چکیده

كپسول پهن و كوتاه بازگشتي تمايل به ناپايداري ديناميكي در سرعتهاي صوتي، ابتدائا به خاطر تاخير در فشار پايه دارد. در مطالعه حاضر ميدان جريان دور كپسول تحت نوسان پيچ اجباري به صورت عددي شبيه سازي شده است، و نتايج با ميدان جريان دور كپسول با زاويه پيچ ثابت مقايسه شده است. فهميده شده كه هر دو ميدانهاي جريان به جز براي تاخير در فشار پايه در حالت نوساني اساسا يكسان مي باشند. تحليل تاخير جريان آشكار كرد كه برخورد جريان برعكس در پشت كپسول توزيع فشار پايه را تعيين مي كند، و رفتار جريان برعكس توسط ساختار گردابه پشت كپسول كنترل مي شود. ساختار گردابه متشكل از گردابه حلقه و يك جفت گردابه طولي است، و فعل و انفعال بين گردابه هاي طولي و ميدان جريان در نزديكي نقطه باريكه ميدان جريان در پشت كپسول را تعريف مي كند. زماني كه زاويه پيچ تغيير مي كند، فشار پايه تغييري نمي كند تا اينكه توزيع گردابه هاي طولي ايجاد شده توسط حركت پيچ به نقطه باريكه برسد. اين تاخير زماني سبب تاخير فشار پايه مي شود. اين مكانيزم به طور معقولي نماهاي مشخصه مشاهده شده در شبيه سازي عددي را توضيح مي دهد و از چندين نماي مهم گزارش شده در تجربيات قبلي حمايت مي كند

1-مقدمه

پروژه بازگشت نمونه، ماموريتهاي طراحي شده براي جمع آوري و برگرداندن نمونه از سيارات ديگر، اخيرا جذابيت زيادي را كسب كرده اند. انستيتو علوم فضايي و ستاره شناسي (ISAS) شروع به كار روي پروژه برگرداندن نمونه از ستاره دنباله دار "موزس-سي" را در 1995 شروع كرده و پرتاب را در سال 2002 انجام داده و ملاقات با ستاره "1998SF36" در سال 2005 انجام خواهد گرديد. نمونه جمع آوري شده توسط كپسول بازگشتي كه از فضاپيماي مادر در تاريخ 2007 جدا مي شود به زمين برگردانده خواهد شد. انتظار مي رود كه نمونه دانش جديدي را در زمينه مبدا و تكامل منظومه شمسي فراهم كند و مورد علاقه علمي زيادي باشد...