توسعه و اعتبارسنجی کد حل کننده معادلات MHD برای مطالعه مشخصه های جریان پلاسمای گاز آرگون رانشگر PFSB

به کارگیری روش رو در حل معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی اگرچه باعث کاهش لزجت حل عددی و افزایش دقت آن می شود، اما با افزایش نسبت مجذور جریان تخلیه الکتریکی به دبی جرمی ورودی( ) در رانشگرهای پلاسمایی مغناطیسی که با وقوع انبساط های قوی در نوک الکترودها همراه است، به حل غیرفیزیکی منجر می گردد. برای رفع این مشکل، استفاده از یک الگوریتم ریمانی ترکیبی مدنظر قرار گرفته است. در این الگوریتم با جایگزینی روش HLLE به جای روش رو، تنها در نواحی که مستلزم وجود لزجت عددی بیشتری است، این امکان فراهم می شود تا علاوه بر دستیابی به حل پایدار، لزجت عددی در سایر نقاط محدود باقی بماند. افزایش مرتبه دقت حل عددی مذکور با برون یابی مقدار متغیرها در مرز سلول محاسباتی صورت گرفته است. برای این منظور روند OMUSCL۲ به کار گرفته شده که در مقایسه با روش MUSCL خطای پراکندگی و اتلاف عددی کمتری دارد. به منظور اعتبارسنجی الگوریتم عددی، رانشگر آزمایشگاهی  PFSBبا طول الکترود کاتد  ۶۲/۷، دبی جرمی ورودی  ۶ و جریان تخلیه الکتریکی  ۳/۱۵ شبیه سازی شده است. مقایسه نتایج عددی و تجربی مربوط به توزیع میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی محصور حاکی از تطابق خوب آن هاست. مقدار نیروی پیشران ۶۷/۵۲ نیوتن به دست آمده که در مقایسه با مقدار انداز گیری شده حدود ۶% خطا دارد. همچنین این شبیه سازی توانسته به خوبی ساختار داخلی-خارجی جریان گاز خروجی رانشگر را پیش بینی نماید.

کلیدواژه ها:

جریان پلاسما ، معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی ، حل کننده ریمانی ، نیروی پیشران ، مدلسازی عددی