بررسی عددی نوسان جریان مافوق صوت در دیفیوزر و محفظه تست شبیه ساز تست ارتفاع بالا

پژوهش حاضر به منظور شبیه سازی عددی و پدیده شناسی نوسانات جریان مافوق صوت در یک شبیه ساز ارتفاع بالای مجهز به دیفیوزر با نسبت سطح ورودی دیفیوزر به خروجی نازل برابر ۱.۹۱ انجام شده است. شبیه سازی عددی در دو حالت پایا و ناپایا انجام شده است. اعتبارسنجی حل عددی به کمک داده های تست تجربی گاز سرد شبیه ساز ارتفاع بالای موجود در پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی انجام شده است. بررسی ها حاکی از آن است که دو نوع استارت پایدار و ناپایدار در سامانه رخ می دهد. در استارت پایدار، که در فشارموتورهای بالا رخ می دهد، جریان در بخش زیادی از طول دیفیوزر مافوق صوت است. حال آنکه در استارت ناپایدار، جریان در اکثر طول دیفیوزر مافوق صوت نیست و ضخامت لایه مرزی در ناحیه مافوق صوت به طور قابل توجهی زیاد است. همین امر سبب انتقال اغتشاشات پایین دست دیفیوزر به بالادست می شود. اغتشاشات مزبور غالبا ناشی از ساختارهای ناپایدار جدایش جریان آشفته در پایین دست دیفیوزر است. اثر اغتشاشات انتقالی، نوسان نواحی جدایش رخ داده در دیفیوزر است که باعث نوسان ساختار قطار شوک در داخل دیفیوزر می شود. تغییر ساختار شوک ها و همچنین ناپایداری های ایجاد شده در قطار شوک ها و حرکت آن ها به سمت بالادست جریان، باعث ایجاد ناحیه جدایش جریان در ورودی محفظه خلا می شود و مکش جرمی به داخل محفظه رخ می دهد که نتیجه آن خارج شدن دیفیوزر از شرایط کاری راه اندازی است. با گذر زمان و افزایش فشار محفظه خلاء، مومنتوم جریان خروجی از نازل دوباره غالب شده و حالت شبه استارت را در دیفیوزر ایجاد می کند و این حلقه تکرار به طور متناوب ادامه پیدا می کند.

کلیدواژه ها:

شبیه ساز ارتفاع بالا ، نوسان فشار ، ناپایداری جریان ، جدایش جریان ، قطار شوک