حل عددی حرکت جسم شتابدار در سیال تراکم پذیر به منظور بررسی تأثیر شتاب و هندسه بر نیروی درگ

توجه به تحقیقات انجام شده نشان می دهد که دانش پایه درباره ی اثرات شتاب و هندسه ی جسم روی ضریب درگ بخصوص در جریانهای مافوق صوت، بسیار اندک است. هدف اصلی در این رساله حل عددی جریان تراکم پذیر روی جسم شتابدار با هندسه ی کره و بار دیگر با هندسه ی مکعب به منظور بررسی اثر شتاب و هندسه جسم روی ضریب درگ است. برای حل عددی جریان با مشخصات ذکر شده، از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. حرکت جسم از حالت سرعت ثابت و با 5/1m= آغاز می شود. سپس حرکت با شتاب ثابت ادامه پیدا می کند. به علت وجود موج ضربه ای از روش تطبیق شبکه ی پویا در روند حل عددی استفاده شده است معادلات حاکم بر جریان معادلات ناویر استوکس، معادله ی حالت و معادلات اغتشاشی هستند. برای حل عددی جریان حول کره، شرط تقارن محوری در نظر گرفته شده است و از روش مبنا-فشار کوپل شده برای حل این جریان دو بعدی استفاده شده است. نشان داده شده است که نتایج استفاده از مدل اغتشاشی اسپالارات-آلماراس برای جریان اغتشاشی روی کره تطابق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. نتایج حل عددی جریان مافوق صوت روی کره با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و تطابق بسیار خوبی نشان داده شده است. برای حل عددی جریان روی مکعب شرط تقارن در نظر گرفته شده و از روش مبنا-چگالی برای حل این جریان سه بعدی استفاده شده است. با استفاده از حل عددی روند تغییرات نیروی درگ (ضریب درگ) روی کره و مکعب در طی زمان بدست آمده است. نشان داده شده است که در تمام شتابها نیروی درگ روی کره و مکعب با گذشت زمان افزایش می یابد، اما ضریب درگ در مورد کره روندی کاهشی و در مورد مکعب روندی افزایشی به خود می گیرد. با مشخص شدن روند تغییرات نیروی درگ در شتابهای مختلف، نشان شده است که در یک عدد رینولدز یکسان، تغییر مقدار شتاب تأثیر چندانی بر مقدار نیروی درگ و ضریب درگ ندارد. نشان داده شده است که در هر لحظه نیروی درگ در جریان شتابدار مقدار بیشتری از نیروی درگ در جریان دائم با رینولدز یکسان دارد اما این تفاوت چندان زیاد نیست و در هر زمان می توان از نتایج مربوط به جریان دائم در رینولدزی یکسان با رینولدز لحظه ای جریان شتابدار استفاده کرد. بیان شده است که با افزایش نسبت منظری مکعب، نیروی درگ کاهش می یابد اما این تغییر نیروی درگ در مقایسه با تغییرات آن نسبت به عدد رینولدز چندان زیاد نیست. بنابراین مهمترین عامل در تعیین مقدار نیروی درگ عدد رینولدز لحظه ای می باشد