تحلیل ومدل سازی جریان یک نازل گاز سرد با استفاده از تکنیک شبیه سازی مستقیم مونت کارلو با اعمال طرح برخورد SBT

مدلسازی و پیش بینی رفتار جریان خروجی از یک نازل در ارتفاعات بالای جو زمین چالش برانگیز میباشد. جریان خروجی از نازل در ارتفاعات بالا بازهی گسترده ای از میزان رقیق شدگی جریان را از ناحیه به اصطلاح غلیظ در نزدیکی خروجی نازل و ناحیه جریان رقیق و مولکولی در فواصل دوردست شامل میشود. روشهای مختلفی به این منظور مورد استفاده قرار می گیرند. پرکاربردترین روش تحلیل و بررسی عددی بهمنظور محاسبات جریان در بازه ی گستردهای از میزان رقیق شدگی روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو میباشد. با استفاده از عدد نودسن محلی معیاری از میزان رقیق شدگی در فواصل مختلف بدست آمد و با توجه به آن شبیه سازی جریان در محدوده ی پیوسته و رقیق انجام گرفت. شبیه سازی مد نظر با استفاده از حلگرهای rhoCenteralFoam و dsmcFoam موجود در نرمافزار اپن فوم انجام گرفت. صحت روش حل با استفاده از نتایج یک پژوهش که مقادیر تجربی و عددی یک نمونه نازل همگرا-واگرا در آن محاسبه شده بود مورد بررسی قرار گرفت و سپس کمیتهای مورد نظر در طراحی و کنترل کیفی سطوح جانبی همچون عدد ماخ و چگالی جرمی در فواصل مختلف استخراج و مقایسه شد. پارامترهای عملکردی مانند نیروی پیشران و ضربه مخصوص نازل در سه زاویه واگرایی استخراج شد. نتایج نشان داد نیروی پیشران و ضربه مخصوص نازل بسیار به میزان ایدهآل نزدیک بوده و بازدهی نازل در سطح مطلوبی قرار دارد. همچنین با افزایش زاویه واگرایی بهبود نسبی در بازدهی و ضریب تخلیه نازل مشاهده شد.

کلیدواژه ها:

نازل همگرا-واگرا ، شبیه سازی مستقیم مونت کارلو ، نرم افزار اپن فوم ، پلوم