شبیهسازی عددی جدایش جریان در یک نازل سهموی بهینه تراست
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
2 گروه پژوهشی پیشران/پژوهشکده سامانه های حمل ونقل فضایی/ پژوهشگاه فضایی ایران، تهران/ایران
3 عضو هیات علمی دانشگاه فردوسی
doi
10.22060/mej.2022.20465.7235چکیده
جریان گازها در نازلهای سهموی بهینهتراست در شرایط فرامنبسط از فیزیک پیچیدهتری نسبت به سایر نازلها برخوردار است. تخمین صحیح عملکرد این نازلها تا حدود زیادی به تخمین دقیق محل جدایش جریان وابسته است. مدلهای آشفتگی معادلات ناویر-استوکس متوسطگیری شده رینولدز متداول به خاطر تخمین بالادستی تولید انرژی جنبشی آشفتگی در پیشبینی محل جدایش جریان در این نوع نازلها با خطای قابل توجهی مواجهاند. اخیراً حالت عمومیشده مدل آشفتگی انرژی جنبشی آشفتگی- نرخ اتلاف مخصوص که توسط منتر ارائه شده با بکارگیری پارامترهای قابل تنظیم، امکان تصحیح شبیهسازی عددی را بر اساس فیزیک حاکم و بکارگیری نتایج محدود تجربی فراهم کرده است. در تحقیق حاضر، به شبیهسازی عددی فیزیک جریان در نازل سهموی بهینه تراست با مدل آشفتگی عمومی شده انرژی جنبشی آشفتگی- نرخ اتلاف مخصوص پرداخته شده است. ابتدا خطای فاحش مدلهای آشفتگی متداول برای شبیهسازی جدایش جریان در این نوع نازل در شرایط فرامنبسط نشان داده شده است. سپس، پارامترهای حاکم بر این مدل عمومی شده با بکارگیری نمونهای از نتایج تجربی نازل سهموی بهینهتراست، اصلاح شده و قابلیت این مدل برای تخمین فیزیک جریان در این نازل در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسیهای عددی نشان میدهد که مدل آشفتگی اصلاح شده برای تخمین دقیق فیزیک جریان و محل جدایش جریان از قابلیت بالایی برخوردار است، بهطوریکه بکارگیری مدل اصلاح شده همراه با ضرایب جدید باعث بهبود حدود 30 درصدی در تخمین محل جدایش نسبت به مدل مبنای انرژی جنبشی آشفتگی- نرخ اتلاف مخصوص، شده است.
