بررسی انتقال حرارت گذرا در دیواره های شیپوره همگرا-واگرا

تمرکز این مقاله بر بررسی جریان گذرا، انتقال حرارت و نیروی پیشران در نازل همگرا-واگرا بوده است که در سیستمهای پیشرانش کاربرد دارد. معادلات میانگین گیری شده زمانی ناویراستوکس تراکم پذیر به روش حجم محدود، حل شده است. با تعریف جریان به صورت متقارن محوری، شبیه سازی عددی انجام شده و نتایج آن با نتایج آزمایش های تجربی مقایسه گردیده است. سپس در هندسه های مختلف، پارامترهای جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان داد که مدل آشفتگی k-ω SST در مقایسه با سایر مدل های آشفتگی، انطباق بهتری با نتایج آزمایش های تجربی دارد. همچنین با ثابت بودن طول نازل، افزایش زاویه واگرایی نازل همگرا-واگرا باعث افزایش عدد ماخ خروجی و کاهش فشار و دما در خروجی گردید. نازل های زنگوله ای در مقایسه با نازل های مخروطی، عدد ماخ خروجی بیشتر و دما و فشار خروجی کمتری داشتند. کاهش زاویه مقطع خروجی در نازل زنگوله ای باعث افزایش عدد ماخ و نیروی پیشران و همچنین کاهش دما و فشار خروجی شده است. در نازل های مختلف، در مقاطعی که سطح ثابتی نسبت به گلوگاه دارند، انتقال حرارت از دیواره و مقادیر دما در سطح و عمق دیواره ثابت مانده است. دمای سطح در مقطع خروجی، برای نازل زنگوله ای بیشتر از نازل مخروطی به دست آمد. ضریب انتقال حرارت جابجایی در گلوگاه دارای مقدار بیشینه بود. مقایسه نیروی پیشران نشان داد که نازل زنگوله ای، نیروی پیشران بیشتری را فراهم می آورد. با افزایش زاویه خروجی نازل، نیروی پیشران کاهش یافت.