تمت دراسة أخذة هواء فوق صوتية, ذات شكل هندسي ثابت, متناضر حول المحور, وذات أنضغاط خارجي بمخروطين (ثنائية المخروط) (نضام ثلاثي الصدمة). في هذا البحث, تم تقسيم أخذة الهواء إلى جزئين خارجي وداخلي, بحيث أن كل جزء حلّل وصمّم مثالياَ بمعزل عن الأخر.
ظروف التصميم كانت عند (رقم ماخ (M∞ = 2), الارتفاع (H = 10000 m), و معدل تدفق الكتلة( ).
الجزء الخارجي، يتكون هذا الجزء من مخروطين مبتدأ من راس المخروط الأول وصولا إلى مدخل الأخذة , حيث بداية الجزء الداخلي. افترض الجريان انضغاطي, مخروطي, غير لزج, مستقر, وشبه ثلاثي الأبعاد (متناظر حول محوره). استخدمت طريقة Taylor-Maccoll)) والمعتمدة على طريقة (Runge-Kutta) للتكامل العددي لحل معادلات الجريان (الزخم والاستمرارية) بالإحداثيات الكروية. تم تحليل هذا الجزء لعدة أرقام لماخ (~1.1 to 5) وزوايا مخروط (10o to 50o), بحيث تم حساب زوايا الصدمة المخروطية و كذلك كافة خواص الجريان ابتداءً من موجة الصدمة المخروطية وصولاً إلى سطح المخروط. تم إثبات صحة النتائج بمقارنتها مع معادلات ذات صيغ تجريبية وكانت الدقة مقبولة. تم تصميم هذا الجزء مثالياً للحصول على أعلى ضغط إرجاعي كلي.
الجزء الداخلي، يتكون هذا الجزء من ناشر ملتمّ-منفرج مبتدأ مباشرةً من نهاية الجزء الخارجي وصولاً إلى وجه الضاغط. ظروف الخروج من الجزء الخارجي سوف تكون ظروف الدخول للجزء الداخلي. افترض الجريان انضغاطي, غير لزج, مستقر, وشبه ثلاثي الأبعاد (متناظر حول محوره(ناشر حلقي)). استخدمت طريقة الحل العددي المعتمدة على تكنولوجيا الفروقات المحددة (Finite Difference) لحل معادلات الجريان (الزخم, الاستمرارية, الطاقة, والحالة) بالإحداثيات الأسطوانية حلاً تكرارياً بواسطة استخدام طريقة (Newton-Raphson). عمليات التصميم ركّزت على الجزء المنفرج من الأخذة, بينما أستخدم الجزء الملتم كضاغط أيسنتروبي لتقليل الجريان الفوق صوتي إلى جريان صوتي أو صوتي تقريباً, حيث انه الصدمة العمودية في الشروط التصميمية تعمل على فصل الجزئين عند منطقة العنق. تم تحليل الجزء المنفرج لعدة نسب مساحة و زوايا ميلان الجدار.
النتائج العددية للجزء الخارجي بينت بأن الجريان حول المخروط والمبتدأ بفوق صوتي مباشرةً خلف الصدمة أما يبقى فوق صوتي أو ينتهي بجريان دون صوتي عند سطح معين (مخروط صوتي), حيث أن مجال الجريان في الحالة الثانية هو خليط فوق ودون صوتي. أخيراً الجريان والمبتدأ بدون صوتي مباشرةً خلف الصدمة, سيُلزم بالبقاء دون صوتي.
الضغط الكلي الرجوعي يزداد مع زيادة زاوية المخروط الأول بثبوت زاوية المخروط الثاني, حتى يصل إلى أعلى قيمه عند (δc1 = 20°) بعدها يقل, كذلك يزداد مع زيادة زاوية المخروط الثاني بثبوت زاوية المخروط الأول حتى يصل إلى أعلى قيمة عند (δc2 = 18°) بعدها يقل.
النتائج العددية للجزء الداخلي بينت بأن مركبة السرعة الخطية تتناقص مع المسافة وتزداد مع زيادة الزاوية لنفس نسبة المساحة قرب المدخل وتقريباً نفس قيمة السرعة عند المخرج, كذلك تتناقص مع زيادة نسبة المساحة لنفس الزاوية.
مركبة السرعة الشعاعية تزداد مع المسافة لنفس الزاوية وتزداد مع زيادة الزاوية ومع زيادة نسبة المساحة.
رقم ماخ يتصرف كمركبة السرعة الخطية مع المسافة. رقم ماخ عند مقطع الخروج يتناقص من قيم عالية إلى واطئة (دون صوتي) مع زيادة المسافة من الجدار الأفقي إلى المائل لنفس نسبة المساحة ويتناقص مع زيادة نسبة المساحة. أبعاد الشكل الهندسي للتصميم الأفضل لهذا الجزء هو عند, (AR = 1.35 وθ = 7° ), حيث تم إثبات صحة قيمة الزاوية عن طريق المصدر [39].
قيم التصميم الكلي للأخذة فوق الصوتية هي: -
δc1 = 20°, δc2 = 18°, LN = 23.52471 cm, LW = 17.6638055 cm, hco = 23.52471 cm, r1 = 7.27798 cm, rth = 7.08263 cm, r2 = 11.04631 cm, L1 = 2.5 mm, L2 = 32.28135 cm, θ = 7°,Loverall = 56.05606 cm.