بررسی دینامیک جریان حین حرکت پرتابه در داخل و خارج لوله: بررسی تجربی - عددی و مقایسه دو معادله حالت گاز

در این مقاله به شبیه سازی سه بعدی حرکت پرتابه با قطر 56/5  میلی متر در لوله با طول26/48 سانتیمتر پرداخته شده است. به منظور  حل معادلات حاکم بر جریان گاز، از معادلات حالت گاز ایده آل و معادله حالت آبل-نوبل استفاده شد. برای ارزیابی برهم کنش پرتابه - سیال از معادلات شش درجه آزادی  استفاده شد که به صورت کوپل شده با معادلات مومنتم، پیوستگی و انرژی حل شدند. به منظور کاهش زمان محاسباتی، موقعیت اولیه پرتابه  15 سانتیمتر جلوتر از ابتدای لوله درنظرگرفته شده و شرایط اولیه از نرم افزار Quickload به دست آمد و در نرم افزار  فلوینت قرار داده شد. در آزمایش تجربی، با دو صفحه حساس به نور  و سوزن چاشنی مجهز به الکتریسیته،  اندازه گیری سرعت دهانه و زمان خروج پرتابه از لوله میسر شد. خطای سرعت دهانه پرتابه برابر38/6و 76/0درصد و زمان ماند پرتابه دارای خطای 1/1 و21/ 0 درصد  به ترتیب برای گاز ایده آل و گاز آبل-نوبل بود. سرعت لحظه ای شبیه سازی شده پرتابه،  با نتایج نرم افزار Quickload مقایسه شد و توافق خوبی به دست آمد. نتایج شبیه سازی شامل کانتورهای دما، سرعت ، فشار در داخل و خارج لوله، حین حرکت پرتابه می باشند. منحنی های دما -زمان، فشار-زمان، جا به جایی -زمان و سرعت-زمان پرتابه با معادلات حالت گاز  ایده آل و گاز آبل نوبل گزارش شده و مقایسه شدند. همچنین، یکی دیگر از نتایج  مهم شبیه سازی،  محاسبه نیروی وارد بر قفل می باشدکه برابر 5431 نیوتن درمطالعه حاضر به دست آمد.