ارزیابی عملکرد شرط مرزی در دهانه خروجی در شبیه سازی جت نوسانی خود تحریک

در شبیه سازی های عددی جت های نوسانی خودتحریک، اعمال شرط مرزی فشار ثابت در خروجی محفظه به منظور ساده سازی و کاهش هزینه محاسباتی متداول است، اما دقت این فرض تاکنون ارزیابی نشده است. در این پژوهش، با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی در نرم افزار انسیس فلوئنت، عملکرد شرط مرزی فشار ثابت در مقایسه با مدل سازی کامل محیط اطراف محفظه، برای یک جت نوسانی خودتحریک متقارن با طول نازل ۲۰ سانتی متر و در عدد رینولدز ۴۰۰۰ مورد بررسی قرار گرفته است. چهار کیس مختلف شامل اعمال شرط مرزی فشار ثابت، نازل گسترش یافته و مدل سازی کامل یا نصف محیط اطراف محفظه جت، تحلیل و مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که اعمال شرط مرزی فشار ثابت در خروجی محفظه، با خطای نسبی حدود ۱/۷ درصد در پیش بینی فرکانس نوسان، عملکردی قابل قبولی دارد. این در حالی است، که وقتی شرط مرزی فشار ثابت در خروجی محفظه جت اعمال نشود و محیط اطراف جت به طور کامل شبیه سازی می شود، خطا به ۹/۴ درصد کاهش خواهد یافت. شبیه سازی کامل محیط اطراف محفظه جت بار محاسباتی را به طور چشمگیری (تا حدود سه برابر) افزایش می دهد. لذا اگر قرار بر عدم استفاده از شرط مرزی باشد، توصیه می شود به جای مدل سازی کل محیط اطراف، تنها محیط مجاور مجرای خروجی شبیه سازی گردد. برای شبیه سازی های کارآمد این گونه جت ها، استفاده از شرط مرزی فشار ثابت در خروجی به ویژه در کاربردهای صنعتی به عنوان یک جایگزین دقیق و مقرون به صرفه پیشنهاد می شود.

کلیدواژه ها:

جت نوسانی ، خودتحریک ، شرط مرزی ، فشار ثابت ، فرکانس نوسان