مدل سازی عددی جریان و انتقال حرارت در موتورهای جت به روش دینامیک سیال محاسباتی (CFD)

این مقاله به بررسی جامع و دقیق مدل سازی و شبیه سازی دینامیک سیالات در موتورهای جت با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) می پردازد. هدف اصلی تحقیق، تحلیل رفتار جریان های تراکم پذیر و توربولانس درون موتورهای جت و محفظه های احتراق آن هاست. در این راستا، مدل های مختلف توربولانس شامل مدل های ϵ-k ، ω-k و مدل های پیشرفته تر مانند مدل انتقال تنش رینولدز (RSM) و شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) مورد بررسی قرار گرفته اند تا دقت در پیش بینی جریان های پیچیده، مانند نواحی با گرادیان فشار بالا و جریان های نزدیک دیواره ها، بهبود یابد. همچنین مدل های مختلف احتراق، از جمله مدل احتراق پیش مخلوط و مدل واکنش های شیمیایی، برای بررسی تاثیر پارامترهای مختلف مانند دما، فشار و نسبت سوخت به هوا در فرایند احتراق و تولید آلاینده ها استفاده شده اند. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزارهای ANSYS Fluent انجام شده و نتایج به دست آمده با داده های تجربی مقایسه شده اند تا اعتبار و دقت مدل های مورد استفاده ارزیابی شود .نتایج نشان می دهد که انتخاب مدل توربولانس مناسب و شرایط مرزی دقیق تاثیر بسزایی در دقت پیش بینی ها و عملکرد شبیه سازی ها دارد. مدل ω-k در شبیه سازی جریان های نزدیک به دیواره و نواحی با تلاطم بالا دقت بیشتری از خود نشان داد، در حالی که مدل ϵ-k در شبیه سازی جریان های دور از دیواره عملکرد بهتری داشت. همچنین استفاده از مدل های احتراق پیچیده تر مانند مدل واکنش های شیمیایی، دقت شبیه سازی فرایند احتراق و پیش بینی تولید آلاینده ها را بهبود بخشید. این پژوهش، علاوه بر ارائه روش هایی برای بهینه سازی شبیه سازی دینامیک سیالات در موتورهای جت، بهبود بهره وری سوخت و کاهش آلاینده های محیطی را نیز مد نظر قرار داده و پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده ارائه کرده است. از جمله زمینه های نوآورانه ای که در این مطالعه بررسی شده، استفاده از روش های ماشین های یادگیری برای پیش بینی بهتر رفتار توربولانس و احتراق در جریان های پیچیده است.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیال محاسباتی ، موتورجت ، احتراق ، کمپرسور ، انتقال حرارت