طراحی نازل اسپایک و مقایسه مدل های آشفتگی برای شبیه سازی عددی میدان جریان آن در شرایط طراحی و خارج طرح

این پژوهش، تلاشی برای طراحی نازل اسپایک و شبیه سازی عددی میدان جریان آن در شرایط مختلف است. به این منظور روش های طراحی این نوع نازل بررسی و کد طراحی پروفیل آن تدوین شد. سپس به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، رفتار جریان این نازل به صورت عددی شبیه سازی گردید. برای انجام شبیه سازی ها از چهار مدل آشفتگی مناسب برای فیزیک نازل اسپایک استفاده شد تا علاوه بر مدل سازی عملکرد نازل در شرایط طراحی و خارج طرح و نیز مقایسه تفاوت های جریان در حالت های مختلف، بهترین مدل آشفتگی از لحاظ دقت و صحت نتایج مشخص شود. برای اطمینان از صحت شبیه سازی ها، نتایج عددی با نتایج تجربی موجود مقایسه شد و مشخص گردید که مدل های مذکور در صورت بهره مندی از شبکه محاسباتی با کیفیت و با ابعاد مناسب در نزدیکی دیواره نازل، می توانند جریان اطراف آن را با تقریب قابل قبولی شبیه سازی کنند. همچنین این مقایسه ها نشان داد که مقدار فشار روی دیواره اسپایک در مدل k-ε،Realizable به طور معمول منطبق بر نتایج تجربی و در بدترین شرایط با اختلاف 15 درصد محاسبه شده است و بر این اساس نسبت به سایر مدل ها نتایج نزدیک تری به داده های تجربی دارد. از طرف دیگر مقایسه عکس های گرفته شده از جریان حول نازل در طول آزمایش های تجربی با کانتورها و نمودارهای حاصل از تحلیل های عددی، حاکی از توانایی بالای روش عددی مورد استفاده در پیش بینی فیزیک جریان حول نازل اسپایک است. بنابراین می توان ادعا کرد که اجرای روند پیموده شده در این پژوهش، محققان را از انجام تست های سرد در طول طراحی و ساخت نازل اسپایک بی نیاز می سازد.