شبیه‌سازی عددی جدایش جریان در یک نازل سهموی بهینه تراست

Abstract

جریان گازها در نازل‌های سهموی بهینه تراست 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 RANS (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. اخیرا حالت عمومی شده مدل توربولانسی ωk- (GEKO) 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 LEA_TOC با مدل GEKO پرداخته شده است. ابتدا خطای فاحش مدل‌های آشفتگی RANS متداول برای شبیه‌سازی جدایش جریان در این نوع نازل در شرایط فرامنبسط نشان داده شده است. سپس، پارامترهای حاکم بر مدل GEKO با بکارگیری نمونه‌ای از نتایج تجربی نازل LEA_TOC، 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 -sstωk- شده است