تحلیل هیدرودینامیکی یک تفنگ گازی برای پرتابه با سرعت های بالا

در این تحقیق جریان داخل یک تفنگ گازی یک مرحله ای و همچنین یک تفنگ باروتی به صورت عددی شبیه سازی شده است. در شبیه سازی تفنگ گازی یک مرحله ای از دو مدل، یک بعدی و دو بعدی برای حل استفاده شده است. برای شبیه سازی یک بعدی از رو ش های مرتبه دوم رو، تجزیه شار فون لیر و استیگر وارمینگ استفاده شده است. در شبیه سازی دوبعدی روش تجزیه شار فون لیر به کار گرفته شده است. در هر دو مدل یک و دو بعدی برای شبیه سازی حرکت پرتابه از روش مرز متحرک استفاده شده است. جریان در داخل تفنگ گازی برای حالت یک و دو بعدی به ترتیب غیر لزج و مغشوش در نظر گرفته شده است و برای مدل مغشوش مدل یک معادله ای بالدوین و لوماکس به کار گرفته شده است. برای بررسی تاثیر مدل گاز حقیقی مسئله با فرض گاز حقیقی نیز حل شده است که برای این منظور از مدل نابل- آبل استفاده شده است. همچنین برای بررسی اثر اصطکاک از یک مدل ساده برای اصطکاک استفاده شده است، که در نهایت تاثیری روی سرعت خروجی پرتابه مشاهده نشد. برای تعیین صحت کدهای کامپیوتری نوشته شده، نتایج عددی به دست آمده از حل یک بعدی و دو بعدی با نتایج تجربی موجود برای یک تفنگ گازی زیر صوت با هم مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که نتایج عددی تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی داشته ولی نتایج دو بعدی دارای خطا هستند. این امر نشان می دهد که روش فون لیر روش خوبی برای جریان های زیر صوتی نیست. در نهایت نتایج شبیه سازی یک و دو بعدی برای یک تفنگ گازی فرا صوتی با هم مقایسه شده اند که تطابق بسیار خوبی در جواب ها دیده می شود. این مقایسه نشان می دهد که روش فون لیر روش مناسبی برای جریان های فرا صوتی است و روش رو نیز دارای قابلیت بالایی در شبیه سازی جریانهای تراکم پذیر در رنج وسیعی از عدد ماخ است. اما برای شبیه سازی جریان داخل تفنگ باروتی از روش مرتبه اول رازانف استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عددی تفنگ باروتی نیز با نتایج تجربی موجود و نتایج محققان دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی بین جواب ها مشاهده می شود. در این تحقیق همچنین از یک مدل آیزنتروپیک برای جریان به دست آوردن سرعت خروجی پرتابه استفاده شده که بیشتر برای حالت حدی سرعت به کار گرفته شده است. در نهایت نتایج نشان می دهند که مدل یک بعدی و فرض جریان غیر لزج در تفنگ گازی جواب های قابل قبولی را ارائه می دهند و احتیاجی به حل دو بعدی و مغشوش نمی باشد.