تحلیل عددی جریان و مکانیزم تولید حرارت در یک لوله تشدید هارتمن- اسپرنجر

Abstract

لوله تشدید هارتمن-اسپرنجر دستگاهی است که در آن یک جت فرومنبسط وارد لوله‌ای با انتهای بسته می‌شود که در فاصله‌ای مشخص از دهانه خروجی نازل قرار دارد. با توجه به بسته بودن انتهای لوله و تداوم جریان جت، تحت شرایط خاصی این جریان می‌تواند منجر به تولید حرارت و افزایش دمای قابل توجه در گازِ به دام افتاده داخل لوله شود. پژوهش حاضر به تحلیل عددی جریان در فازهای مختلف فرآیند نوسانی در یک لوله تشدید نمونه می‌پردازد. روش کار بدین ترتیب است که ابتدا با توجه به شناخت فیزیکی از مسأله، مدل عددی مناسب تولید شده و سپس با انجام مراحل حل عددی، نتایج حاصله در بخش‌های مختلف جریان مورد تحلیل قرار می‌گیرند. نتایج این تحلیل‌ها تطابق قابل قبولی با آزمایشات انجام شده دارد. نتایج نشان می‌دهد که فرآیند از دو بخش گذرا و شبه پایدار تشکیل شده است. در بخش گذرای جریان، تغییرات به مراتب شدیدتر از بخش شبه دائم است. میزان تولید و اتلاف حرارت در هر یک از این دو بخش با دیگری متفاوت است. در مجموع عامل اصلی تولید حرارت، عبور موج ‌های تراکمی از نقاط درون لوله تشدید است که به طور دوره‌ای تکرار می‌شوند. همچنین مکانیزم اصلی اتلاف حرارت، جابجایی جرم و انتقال حرارت از دیواره‌های لوله است. تحلیل‌های انجام گرفته منجر به افزایش آگاهی از مکانیزم جریان و تولید حرارت درون لوله تشدید هارتمن-اسپرنجر شده و ابهامات موجود را کاهش می‌دهد.