تحلیل عددی جریان و مکانیزم تولید حرارت در یک لوله تشدید هارتمن- اسپرنجر

لوله تشدید هارتمن-اسپرنجر دستگاهی است که در آن یک جت فرومنبسط وارد لوله ای با انتهای بسته می شود که در فاصله ای مشخص از دهانه خروجی نازل قرار دارد. با توجه به بسته بودن انتهای لوله و تداوم جریان جت، تحت شرایط خاصی این جریان می تواند منجر به تولید حرارت و افزایش دمای قابل توجه در گاز به دام افتاده داخل لوله شود. پژوهش حاضر به تحلیل عددی جریان در فازهای مختلف فرآیند نوسانی در یک لوله تشدید نمونه می پردازد. روش کار بدین ترتیب است که ابتدا با توجه به شناخت فیزیکی از مساله، مدل عددی مناسب تولید شده و سپس با انجام مراحل حل عددی، نتایج حاصله در بخش های مختلف جریان مورد تحلیل قرار می گیرند. نتایج این تحلیل ها تطابق قابل قبولی با آزمایشات انجام شده دارد. نتایج نشان می دهد که فرآیند از دو بخش گذرا و شبه پایدار تشکیل شده است. در بخش گذرای جریان، تغییرات به مراتب شدیدتر از بخش شبه دائم است. میزان تولید و اتلاف حرارت در هر یک از این دو بخش با دیگری متفاوت است. در مجموع عامل اصلی تولید حرارت، عبور موج های تراکمی از نقاط درون لوله تشدید است که به طور دوره ای تکرار می شوند. همچنین مکانیزم اصلی اتلاف حرارت، جابجایی جرم و انتقال حرارت از دیواره های لوله است. تحلیل های انجام گرفته منجر به افزایش آگاهی از مکانیزم جریان و تولید حرارت درون لوله تشدید هارتمن-اسپرنجر شده و ابهامات موجود را کاهش می دهد.