مدل سازی عددی جریان گذرای گاز ایده آل درنازل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی/.

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشگاه اراک

2 دانشجوی ارشد دانشگاه اراک

3 عضوهیئت علمی دانشگاه اراک

4 دانشگاه اراک

چکیده

در این تحقیق مدل سازی عددی جریان گذرای گاز ایده آل درنازل با دمای ورودی 300 کلوین که برپایه جریان عددی دو بعدی است، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. هندسه مسئله با استفاده از روش گسسته سازی مرتبه 2 مدل شد. شبیه سازی های CFD در رژیم جریان آشفته انجام شدند. در رژیم جریان آشفته از مدلinviscid استفاده شد. مشاهده شد که جریان گذرای سیال درفاصله 05/0متر از ابتدای نازل آشفته می شود. نتایج شبیه سازی های CFD با روابط تجربی موجود در مراجع مقایسه شدند و مشاهده شد که این دو نتیجه بر هم منطبق شدند. مقادیر عدد ماخ شبیه سازی شده در رژیم جریان گذرا به دلیل اثرات دیواره بیشتر از سرعت اندازه گیری شده در مراجع تخمین زده شدند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical modeling ideal gas transient flow in nozzle by using of Computational Fluid Dynamics./

نویسندگان [English]

  • Abdolreza Moghadassi 1
  • Samaneh Bandeali 4
4 Arak University
چکیده [English]

In this study numerical modeling ideal gas transient flow in nozzle with inlet temperature 300k that based on 2D numerical flow by use of computational fluid dynamics was investigated. Grid example simulated by second order. CFD simulations are carried in turbulent flow. In turbulent flow used inviscid model. From figures observed fluid transient flow in distance 0.05 from initial nozzle. Conclusions CFD simulation compared with experimental equations in references and results of experimental are in good agreement with the software measured speeds, particularly the location of the velocity fluctuations. Simulations of Mach number in transient flow are more than velocity in sources, why wall in nozzle.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nozzle
  • Computational fluid dynamics
  • transient flow
  • turbulent flow performance
1. G. Hagemann, M. Frey, Shock pattern in the plume of rocket nozzles: needs for design consideration, Shock Waves 17 (2008) 387–395.

2. G. Hagemann, M. Frey, W. Koschel, Appearance of restricted shock separation in rocket nozzles, J. Propuls. Power 18 (2002) 577–584.

3. T. Shimizu, N. Yamanishi, Numerical simulation of rocket engine internal flows, in: Annual Report of the Earth Simulator Center, April 2003, 2002, pp.133–136.

4. T.-S. Wang, Transient three-dimensional analysis of nozzle side load in regen-eratively cooled engines, in: 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Con-ference& Exhibit, 2005, pp.1–11.

5. A. Gross, C. Weiland, Numerical simulation of separated cold gas nozzle flows, J. Propuls. Power 20 (2004) 509–519.

6. A. Gross, C. Weiland, Numerical simulation of hot gas nozzle flows, J. Propuls. Power 20 (2004) 879–891.

7. J. Ostlund, B. Muhammad-Klingmann, Supersonic flow separation with application to rocket engine nozzles, Appl. Mech. Rev. 58 (2005) 143–177.

8. T. Shimizu, M. Kodera, N. Tsuboi, Internal and external flow of rocket nozzle, J.EarthSimul. 9 (2008) 19–26.

9.A. Hadjadj, Y. Perrot, S. Verma, Numerical study of shock/boundary layer in-teraction in supersonic overexpanded nozzles, Aerosp. Sci. Technol. 42 (2015) 158–168.

10. J.D. Anderson, Modern Compressible Flow, McGraw Hill Inc., New York, 1984.

12. A. Hadjadj, M. Onofri, Nozzle flow separation, Shock Waves 19 (2009) 163–169.

13. F. Nasuti, M. Onofri, Shock structure in separated nozzle flows, Shock Waves 19 (2009) 229–237.

14. C.E. Smith, The starting process in a hypersonic nozzle, J. Fluid Mech. 24 (1966) 625–640.

15. Satyanarayana, C. Varun,S.S. Naidu, CFD Analysis of Convergent-Divergent Nozzle,  Acta Technica Corviniensis–Bulletin of Engineering, 2013.

16. H. Amann, Experimental study of the starting process in a reflection nozzle, Phys. Fluids (1958–1988) 12 (1969) I–150.

17. T. Saito, K. Takayama, Numerical simulations of nozzle starting process, Shock Waves 9 (1999) 73–79.

18.A. Chaudhuri, A. Hadjadj / Aerospace Science and Technology. Numerical investigations of transient nozzle flow separation 53 (2016) 10–21.

19. S. Tokarcik-Polsky, J.-L. Cambier, Numerical study of transient flow phenomena in shock tunnels, AIAA J. 32 (1994) 971–978.

20. P. Prodromou, R. Hillier, Computation of unsteady nozzle flows, Shock Waves (1992) 1113–1118.

21. O. Igra, L. Wang, J. Falcovitz, O. Amann, Simulation of the starting flow in a wedge-like nozzle, Shock Waves 8 (1998) 235–242.