کنترل شدت و موقعیت چگالش ناگهانی با استفاده از پاشش قطرات در گلوگاه یک شیپوره همگرا-واگرای دوبعدی

بخار ضمن انبساط سریع در شیپوره های گذر صوتی گاهی شرایط فوق سرد را احراز می نماید. در این حالت، تعادل ترمودینامیکی برقرار نبوده و دمای بخار از دمای اشباع در فشار حاکم کمتر می شود. بخار فوق سرد مستعد جوانه زایی و چگالش است که به صورت آنی و توسط چگالش ناگهانی صورت می گیرد. بدین ترتیب، با تشکیل قطرات و کاهش انرژی گیبز، شرایط تعادلی برقرار و جریان دوفازی حاصل می شود. در این تحقیق، برای حل دوبعدی جریان، معادلات حاکم بر تشکیل فاز مایع شامل معادله جوانه زایی کلاسیک با اصلاح غیرهمدما-کورتنی به همراه معادلات رشد قطره با معادلات ناویر- استوکس ترکیب شده و به روش تایم مارچینگ جیمسون مبتنی بر حجم کنترلی و با استفاده از مدل توربولانسی بالدوین-لوماکس شبیه سازی شده است. جهت بررسی اعتبار روش به کار رفته، توزیع فشار و شعاع قطرات در انتهای شیپوره با نتایج تجربی موجود مقایسه شده اند. با احراز اعتبار روش اتخاذ شده در این تحقیق، پاشش قطرات آب به داخل جریان بخار در گلوگاه شیپوره به منظور کنترل شدت و موقعیت چگالش ناگهانی به صورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته که در نتیجه، کاهش شدت چگالش ناگهانی (شوک چگالش) را به بار آورده است. از آنجا که شوک مذکور عامل تلفات آیرودینامیکی و ترمودینامیکی می باشد، این ایده می تواند در بهبود عملکرد نازلهای بخار مؤثر واقع شود.