تعیین نوع و ویژگی‌های جریان‌های جت گاز و محل صفحة ماخ با شبیه‌سازی عددی

Abstract

جریان گاز فشار قوی در خروجی نازل موتورهای جت و راکت‌ها و در داخل اتاق احتراق موتورهای گازسوز یکی از عوامل مؤثر بر نیروی پیشران، مصرف سوخت، میزان آلایندگی و بازده موتورهاست. از اینرو مطالعة آن حائز اهمیت بسیاری است. خروج فشار قوی گاز از نازل و فرایند اختلاط با هوای محیط، به ویژگی‌های جریان تراکم‌پذیر مانند موج‌های تراکمی و بشکه‌ای شکل، ایجاد موج‌های متوقف‌کننده و شاک‌ وابسته است. هدف این پژوهش، مطالعة عددی این ویژگی‌هاست. نتایج نمودارهای صفحة ماخ، پروفایل سرعت و فشار - که از عوامل مؤثر در تشکیل مرز جریان گاز خروجی از نازل می‌باشند - در این مقاله ارائه شده است. نتایج شبیه‌سازی جریان جت گاز نشان می‌دهد که اگر نسبت فشار قوی‌تر از 81/4:1 باشد، شکل‌گیری مرز جت گاز به‌علت زیادبودن انرژی جنبشی مستقل از لزجت یا آشفته‌بودن جریان در جت گاز است. همچنین نتایج نشان می‌دهد که اگر نسبت فشار از 18/6:1 بالاتر باشد، مشخصه‌های جریان مانند عدد ماخ محلی و فشار بی‌بعدشدة P/P_n مستقل از نسبت فشار بین نازل و محیط بوده و تنها به مسافت بی‌بعدشدة x/d بستگی خواهد داشت.