طراحی و بررسی دیفیوزرهای مافوق صوت با استفاده از روش مشخصه ها

در این پژوهش، طراحی و تحلیل دیفیوزرهای مافوق صوت دوبعدی با استفاده از روش مشخصه ها (MOC) و اعتبارسنجی نتایج به وسیله شبیه سازی عددی جریان تراکم پذیر در نرم افزار ANSYS Fluent انجام شده است. برای سه عدد ماخ ورودی ۳، ۴/۲، ۸/۱ و سه زاویه همگرایی ۱۴، ۱۲، ۱۰ درجه و مجموعا ۹ هندسه دیفیوزر با پیاده سازی عددی روش مشخصه ها در محیط پایتون طراحی گردید. توزیع عدد ماخ در امتداد محور طول دیفیوزر و هندسه دیواره برای هر حالت استخراج شد. سپس هندسه های طراحی شده در محیط Fluent شبیه سازی شده و نتایج حاصل از CFD با نتایج روش مشخصه ها مقایسه گردید. نتایج مقایسه کمی نشان می دهد که تطابق مناسبی بین دو روش برقرار بوده و حداکثر اختلاف نسبی عدد ماخ در بدترین حالت و در نزدیکی خروجی دیفیوزر حدود ۵–۶٪ است. همچنین نتایج نشان می دهد که افزایش عدد ماخ ورودی موجب افزایش طول مورد نیاز دیفیوزر برای رسیدن به ناحیه نزدیک صوتی می شود، در حالی که افزایش زاویه همگرایی طول دیفیوزر را کاهش داده و شیب تغییرات عدد ماخ را افزایش می دهد. بر اساس نتایج به دست آمده، روش مشخصه ها به عنوان ابزاری سریع و کم هزینه، گزینه ای مناسب برای طراحی اولیه و تحلیل پارامتری دیفیوزرهای مافوق صوت بوده و می تواند در ترکیب با شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی در فرآیند طراحی نهایی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

دیفیوزر مافوق صوت ، روش مشخصه ها ، جریان تراکم پذیر ، دینامیک گازها