شبیه‌سازی ائرودینامیک و نویز جریان گاز فراصوت تراکم‌پذیر حین خروج از لوله

در این مقاله جریان گاز فراصوت تراکم‌پذیر حین خروج از لوله­ای به قطر 7/62 میلی‌متر در هندسة تقارن محوری شبیه‌سازی شده است. برای این منظور از روش دانسیتة پایه و شبکة تطبیقی دینامیک با معیار فشار استاتیک در شبیه‌سازی­ها استفاده شده است. مسئله در دو حالت گاز غیر ویسکوز و مدل توربولنسی k-ɛ حل شد. مقایسة نتایج سایه‌نگاری تجربی شیلرین با کانتورهای دانسیته و مقایسة نتایج فشار استاتیک روی امواج شوک با داده­های موجود در مقالات، همخوانی بسیار خوبی نشان می‌دهند. همچنین زمان وقوع شوک اول و دوم و امواج انفجاری و نحوة پیشروی آنها در دامنة شبیه‌سازی‌شده بررسی شد. پس از اعتبارسنجی مسئله، نتایج شبیه­سازی در استخراج داده­های سطح فشار صوتی با استفاده از معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز استفاده شد. برای این منظور دریافت‌کننده‌های نویز در پنج فواصل 1، 2، 6، 10 و 15 متری قرار گرفت و مقدار سطح فشار صوتی در این فواصل به‌دست آمد و در سه زمان مختلف با هم مقایسه شد. نتایج سطح فشار صوتی حاصل با نتایج تجربی مراجع موجود تطابق خوبی نشان داد. بیشترین سطح فشار صوتی در زمان وقوع امواج شوک انفجاری برابر با 119 دسی­بل به‌دست آمد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد تأثیر تغییر مدل از غیر ویسکوز به مدل توربولنسی ɛ k- در مقادیر سطح فشار صوتی ناچیز است.