شبیه سازی آیرودینامیکی جریان در محفظه احتراق حلقوی و نازل یک موتور مینی جت

در پایان نامه حاضر به بررسی میدان جریان درون محفظه احتراق حلقوی و نازل یک موتور مینی جت پرداخته شده و توزیع جریان و منحنی های عملکردی به دست آمد. در هر دو قسمت، هندسه به وسیله نرم افزار سالیدورکس رسم شده و پس از شبکه بندی در نرم افزار گمبیت، حل عددی میدان جریان در نرم افزار فلوئنت انجام پذیرفت. روش عددی مورد استفاده در هر دو حالت، روش فشار مبنا بوده و جریان در حالت سه بعدی، پایا و پریودیک مورد تحلیل قرار گرفت. محفظه احتراق نیز توسط پردازش موازی مورد تحلیل قرار گرفت. در بررسی جریان در محفظه احتراق، قسمت های تشکیل دهنده محفظه مورد تحلیل قرار گرفت و پارامترهای مربوطه برای هر کدام از آن ها به دست آمد. در تحلیل جریان در پخش کننده محفظه احتراق، افت فشار سرد به دست آمد. همچنین سرعت در خروجی پخش کننده به مقدار 5/47% سرعت ورودی خود رسید که برای پخش کننده مقدار قابل قبولی است. ضریب بازیابی فشار و اثر بخشی کلی برای دورهای مختلف به دست آمد و با توجه به اطلاعات سیستمی، مقدار آن ها با تقریب بسیار خوبی با مقادیر سیستمی برابر بود. در تحلیل جریان در چرخاننده محفظه احتراق، عدد چرخش و طول ناحیه بازگردش به دست آمد و با توجه به عدد چرخش، مقدار چرخش قوی بوده که باعث ایجاد نواحی برشی قوی تر، آشفتگی بیشتر و نرخ اختلاط سریعتر می شود و در نتیجه شعله پایدارتر می شود. همچنین در محاسبات مربوط به لاینر، ضریب تخلیه سوراخ ها و سهم هوای عبوری از سوراخ-های نواحی اولیه، میانی و رقیق سازی مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه شد که حدود 12 درصد هوا از سوراخ های اولیه، 12 درصد هوا از سوراخ های ناحیه میانی، 53 درصد هوا از سوراخ های ناحیه رقیق سازی و 4 درصد هوا از سوراخ های خنک کاری وارد لاینر می شود و مابقی هوا از طریق چرخاننده وارد محفظه می شود. در نهایت، توزیع سرعت و فشار رسم شده و افت فشار کلی محفظه احتراق به دست آمد که تطابق خوبی با نتایج حاصل از تحلیل سیستمی موتور داشت. در بخش نازل نیز، هدف اصلی رسم نقشه های عملکردی برای یک نازل همگرا در یک موتور توربوجت با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بود. برای این منظور، میدان جریان یک بار بدون بررسی میدان جریان خارجی و بار دیگر با بررسی میدان جریان در پشت نازل تحلیل شده و نیروی رانش در هر دو حالت به دست آمد. پس از حل جریان نتیجه شد که در نسبت فشارهای پایین اختلاف بین دو حالت مذکور ناچیز می باشد. ولی با افزایش نسبت فشار این اختلاف تا حدودی محسوس و حدود 20% است و برای دقت بیشتر بایستی در نسبت فشار های بالا اثر میدان پشت نازل بررسی شود. علاوه بر بررسی اثر میدان جریان خارجی، اثر مدل های اغتشاشی مختلف بر نیروی رانش، عدد ماخ، بازده و دبی جرمی اصلاحی مورد بررسی قرار گرفت. با بررسی نتایج حاصل، مشاهده شد که مدل های اغتشاشی مختلف تاثیر کمی روی پارامترهای مذکور می گذارد. از طرفی، نتایج حاصل از حل عددی با نتایج حاصل از تحلیل گاز دینامیک مقایسه شد. با توجه به این که جریان حاصل از تحلیل گاز دینامیک، غیر لزج و یک بعدی می باشد، با نتایج حاصل از حل عددی که سه بعدی و لزج است، حدود 7% اختلاف دارد. در نهایت پس از رسم نقشه های عملکردی، توزیع سرعت، فشار و عدد ماخ برای مشاهده ماهیت جریان درون نازل نشان داده شده است.