شبیه سازی ائرودینامیک و نویز جریان گاز فراصوت تراکم پذیر حین خروج از لوله

در این مقاله جریان گاز فراصوت تراکم پذیر حین خروج از لوله­ای به قطر 7/62 میلی متر در هندسه تقارن محوری شبیه سازی شده است. برای این منظور از روش دانسیته پایه و شبکه تطبیقی دینامیک با معیار فشار استاتیک در شبیه سازی­ها استفاده شده است. مسئله در دو حالت گاز غیر ویسکوز و مدل توربولنسی k-ɛ حل شد. مقایسه نتایج سایه نگاری تجربی شیلرین با کانتورهای دانسیته و مقایسه نتایج فشار استاتیک روی امواج شوک با داده­های موجود در مقالات، همخوانی بسیار خوبی نشان می دهند. همچنین زمان وقوع شوک اول و دوم و امواج انفجاری و نحوه پیشروی آنها در دامنه شبیه سازی شده بررسی شد. پس از اعتبارسنجی مسئله، نتایج شبیه­سازی در استخراج داده­های سطح فشار صوتی با استفاده از معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز استفاده شد. برای این منظور دریافت کننده های نویز در پنج فواصل 1، 2، 6، 10 و 15 متری قرار گرفت و مقدار سطح فشار صوتی در این فواصل به دست آمد و در سه زمان مختلف با هم مقایسه شد. نتایج سطح فشار صوتی حاصل با نتایج تجربی مراجع موجود تطابق خوبی نشان داد. بیشترین سطح فشار صوتی در زمان وقوع امواج شوک انفجاری برابر با 119 دسی­بل به دست آمد. نتایج شبیه سازی نشان داد تاثیر تغییر مدل از غیر ویسکوز به مدل توربولنسی ɛ k- در مقادیر سطح فشار صوتی ناچیز است.

کلیدواژه ها:

گاز ایده آل ، اکوستیک ، فشار صوتی ، موج شوک اول ، موج شوک دوم