Shock Reflection Behavior in High-Speed Rarefied Gas Flow

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: فارسی
مشاهده: 25

فایل این مقاله در 8 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JTAE-10-37_004

تاریخ نمایه سازی: 18 مهر 1405

چکیده مقاله:

The behavior of shock wave reflection under varying levels of flow rarefaction is investigated using the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) method. An internal supersonic flow of monoatomic Argon gas over a sudden ramp geometry is considered as the test case. The simulations are carried out with the dsmcFoam solver, a DSMC module of the OpenFOAM package. Initially, the shock reflection phenomenon in the continuum limit is verified through comparison with conventional Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations based on the Navier–Stokes equations and with analytical predictions from gas dynamics theory. Following this validation, the influence of rarefaction is examined by progressively decreasing the upstream flow density to achieve different Knudsen number regimes. The results demonstrate that increased rarefaction leads to significant thickening of both the incident and reflected shock waves, with the effect being more pronounced for the reflected shock. Furthermore, the reflected shock exhibits stronger deviations from its continuum counterpart in terms of shape and sharpness. At the shock–ramp interaction points, where a straight shock profile is expected under continuum conditions, the simulations reveal the formation of a curved shock front. This curvature is attributed to the emergence of localized non-equilibrium flow regions, where the assumptions of local thermodynamic equilibrium no longer hold. These findings provide new insights into shock structure modification in rarefied gas flows, relevant to microscale devices and high-altitude hypersonic flight applications.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

آرش دیوازی

کارشناس ارشد، دانشکده علوم و فناوری نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران

حسن اخلاقی

استادیار، دانشکده علوم و فناوری نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • G. Bird, "Shock wave: Boundary Layer interactions in rarefied gas ...
  • R. Nance, H. Hassan, B. Hollis, and T. Horvath, "Solution ...
  • V. Titarev, A. Frolova, and E. Shakhov, "Rarefied Gas flow ...
  • H. Akhlaghi, E. Roohi, A. Daliri, and M. R. Soltani, ...
  • S. Takata, K. Aoki, and C. Cercignani, "The velocity distribution ...
  • T. Holtz and E. Muntz, "Molecular velocity distribution functions in ...
  • G. Zuppardi and C. Boffa, "Effects of rarefaction on the ...
  • S. T. Gardner and R. K. Agarwal, "Effects of rarefaction ...
  • H. Akhlaghi, R. Shafiei, and A.-R. Rahmati, "A wall-function viscosity ...
  • E. Roohi, H. Akhlaghi, and S. Stefanov, Airfoil Aerodynamics at ...
  • Y. Jiang and T. Ma, "Investigation of shock-shock interaction in ...
  • H. Akhlaghi, E. Roohi, and S. Stefanov, "On the consequences ...
  • نمایش کامل مراجع