بررسی جریان چگالشی دو بعدی غیرلزج در شیپوره همگرا- واگرا با اعمال حرارت در کانال همگرا

به­واسطه انبساط سریع بخار در یک شیپوره همگرا- واگرا، با وجود آنکه بخار وارد ناحیه اشباع شده، اما همچنان به­­­صورت تک فاز به مسیر خود ادامه می دهد، تا جایی که در اثر جوانه­ زایی و فرآیند چگالش، سیستم به تعادل ترمودینامیکی برگشت می ­نماید که این پدیده درجریان فراصوتی، شوک چگالش نامیده می شود. در این مطالعه، از نرم افزار انسیس فلوئنت ۵/۱۴ به ­روش تقریبی اویلرین- اویلرین، برای حل عددی میدان جریان چگالشی پایای تراکم پذیر غیرلزج همراه با انتقال حرارت به­صورت دو­بعدی در یک شیپوره همگرا- واگرا استفاده شده است. از حل­گر پایه­چگالی و روش عددی مبتنی بر حجم کنترل به ­ روش بالا­دست برای گسسته­سازی معادلات استفاده شده است. برای بررسی اثر انتقال حرارت روی جریان چگالشی، در قسمت همگرای شیپوره از یک چشمه حرارتی به­صورت انتقال حرارت حجمی و از معادله حالت گاز کامل برای محاسبه فشار و خواص بخار چگالشی استفاده شده است. جهت ارزیابی نتایج حاصل از تحقیق حاضر؛ در حالت بدون انتقال حرارت توزیع فشار در طول نازل و شعاع میانگین قطرات با نتایج تجربی و در حالت با انتقال حرارت (چشمه حرارتی)، توزیع فشار در طول نازل با نتایج حل تحلیلی یک­بعدی مقایسه شده است، که تطابق خوبی را نشان می دهد. پس از تایید روش عددی حاضر، جریان چگالشی همراه با انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد، که افزودن انتقال حرارت در قسمت مادون صوت، به­دلیل کاهش قدرت شوک چگالش موجب کاهش تلفات ترمودینامیکی و نیز کاهش قطرات تولیدشده در جریان چگالشی می شود.

کلیدواژه ها:

شیپوره همگرا- واگرا ، جوانه زایی ، شوک چگالش ، انتقال حرارت ، چشمه حرارتی