بررسی جریان پیشران در نازل همگرا-واگرا با شرایط خروجی جو به وسیله شبیه سازی اجزای محدود و صحه-گذاری نتایج با آزمون تجربی

جریان برگشتی پدیده ای است که به علت افزایش فشار بالادست جریان نسبت به فشار پایین دست ایجاد می شود. در نازل های همگرا- واگرا با افزایش فشار در خروجی نسبت به فشار طراحی، پدیده جریان برگشتی در قسمت واگرا مشاهده می شود که باعث کاهش سرعت خروجی و نیروی رانش می-شود. در این مقاله ابتدا یک نازل همگرا- واگرا با ابعاد مناسب فشار خلاء انتخاب شده و جریان پیشران که در این پژوهش بوتان در نظر گرفته شده است، برای فشارهای خروجی برابر با فشار خلاء و فشار جو با روش حجم محدود شبیه سازی می شود. مشاهدات حاکی از آن است که در شرایط فشار جو، جریان برگشتی در نازل به وجود می آید. به منظور تعیین نسبت انبساط سطح مناسب برای نازل به منظور کارکرد در شرایط فشار جو، جریان در داخل نازل برای نسبت انبساط سطح های مختلف شبیه سازی شده و سرعت محوری میانگین در خروجی این نازل ها به دست می آید. با توجه به نتایج حاصل، مناسب ترین نسبت انبساط سطح دارای بیشترین سرعت محوری میانگین می باشد. همچنین به منظور صحه گذاری نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی، چهار نازل با نسبت های انبساط سطح متفاوت ساخته شده و نیروی رانش به دست آمده از آزمون تجربی آنها بر روی استند اندازه گیری با نتایج معادل حاصل از شبیه سازی مقایسه می شوند.