فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مطالعه دینامیک جت‌های گذربحرانی و فرابحرانی، به‌سبب گستردگی کاربرد آن‌ها در موتورهای راکتی سوخت مایع، از اهمیت بالایی برخوردار است. برخلاف شرایط فروبحرانی که در آن با پاشش سیال به داخل محفظه و جدا شدن لیگامنت‌ها از سطح مایع و شکست آن‌ها به قطرات، فرآیند ناپایداری جت و تکمیل عملیات اسپری سیال صورت می‌گیرد، در شرایط فرابحرانی هیچ اثری از وجود قطره مشاهده نمی‌شود. در این مقاله، جهت مطالعه دینامیک اختلاط جت‌های گذر/فرابحرانی تحت شرایط تحریک، ابتدا فرکانس‌های غالب میدان جریان ناشی از یک انژکتور هم‌محور برشی دوپایه، با قرار دادن پراب‌هایی شناسایی شده و در ادامه مؤلفه سرعت ورودی‌ پیشرانه‌ها با این فرکانس غالب نوسانی شده است. مؤلفه مرکزی این انژکتور، نیتروژن کرایوژنیک مایع (به‌عنوان اکسنده) و مؤلفه پیرامونی آن نیتروژن گازی (به‌عنوان سوخت) است. حل عددی و سه‌بعدی این مسئله با درنظر گرفتن یک قطاع 35 درجه‌ای و استفاده از مدل LES برای توربولانس و همچنین معادله حالت پنگ-رابینسون و روش چانگ به‌ترتیب برای تعیین خواص ترمودینامیکی و انتقالی سیال واقعی صورت گرفته است. آنالیز نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که اعمال نوسانات موجب بزرگ‌تر شدن ساختارهای گردابه‌ای ناشی از ناپایداری کلوین-هلمهولتز، خصوصاً در جت گازی فرابحرانی شده و اختلاط آشفته تقویت می‌شود. همچنین دیواره حرارتی پیرامون جت سرد مرکزی، که ناشی از پدیده شبه‌جوشش بوده و با بیشینه Cp تعیین می‌شود، ضعیف‌تر شده و این موضوع به تبادل بهتر و بیشتر انرژی به هسته جت مرکزی و بهبود اختلاط جت کمک می‌کند.