بررسی اثر قطر خروجی نازل و اختلاف فشار بر پدیده کاویتاسیون نیتروژن مایع درون نازل

در این مقاله به یکی از پدیده های فیزیکی مهم و قابل توجه در صنعت به نام کاویتاسیون پرداخته شده است. در این مطالعه به شبیه سازی کاویتاسیون نیتروژن مایع در داخل نازل همگرا با کاربرد اسپری سیال برودتی (کرایوژنیک) و خنک کاری پرداخته شده است. در این پژوهش از دینامیک سیالات محاسباتی (حل عددی) برای شبیه سازی پدیده کاویتاسیون استفاده شده است. مدل دوفازی مورد بررسی در این پژوهش مدل میکسچر (Mixture) انتخاب شده است و همچنین از مدل آشتفگی k-ε در حالت Realizable استفاده شده است. در این مقاله به منظور شبکه بندی هندسه نازل از نرم افزار گمبیت و از نرم افزار انسیس فلوئنت به منظور شبیه سازی عددی استفاده شده است و جهت شبیه سازی کاویتاسیون در این نرم افزار از مدل کاویتاسیون Schnerr and Sauer بهره گرفته شده است. در این پژوهش پارامترهای هندسی (قطر خروجی) و پارامترهای جریانی (فشار) در کاویتاسیون درون نازل با سیال عامل نیتروژن مایع بررسی شده است. نتایج نشان داده شده است که افزایش قطر خروجی نازل باعث افزایش میزان کاویتاسیون شده و همچنین افزایش اختلاف فشار ورودی و خروجی نیز باعث افزایش میزان کاویتاسیون شده است. در این پژوهش همچنین نشان داده شده است که اثر تغییرات قطر خروجی نازل بر کاویتاسیون بیشتر از تغییرات فشار است. همچنین نشان داده شده است که در این گونه نازل ها تغییر مساحت ناگهانی و جدایش باعث افزایش سرعت و کاهش فشار شده و کاویتاسیون در مجاورت دیواره رخ داده است.

کلیدواژه ها:

سیال برودتی (کرایوژنیک) ، نیتروژن مایع ، حل عددی ، کاویتاسیون ، نازل ، انسیس فلوئنت