در این تحقیق برای معادلات ناویر-استوکس با استفاده از تئوری پایداری خطی، دونوع شرط اولیه تولید شده است: 1-شرایط اولیه برای جریان تراکم پذیر 2-شرایط اولیه برای جریان تراکم پذیر همراه با واکنش شیمیایی. شرایط اولیه برای جریان لایه اختلاطی برشی بوده و تحلیل پایداری به صورت سه بعدی صورت گرفته است. برای تولید شرایط اولیه در حالت تراکم پذیر، جریان متوسط از حل لایه مرزی بدست آمده است و برای تولید شرایط اولیه در حالت تراکم پذیر همراه با واکنش شیمیایی از پروفیل های تقریبی برای جریان متوسط استفاده شده است. نتایج بدست آمده از تحلیل پایداری خطی برای حالت تراکم پذیر و حالت تراکم پذیر همراه با واکنش شیمیایی نشان می دهد که با افزایش عدد ماخ جریان، نرخ رشد اغتشاشات کاهش می یابد و با افزایش عدد رینولدز، نرخ رشد اغتشاشات افزایش می یابد و با افزایش عدد ماخ، نرخ رشد اغتشاشات سه بعدی می تواند از نرخ رشد اغتشاشات معادل دو بعدی بیشتر شود.

هدف این تحقیق آنالیز حساسیت پایداری جریان جت توسط تحلیل ناپایداری خطی غیرلزج و سپس تخمین میدان آکوستیکی دوردست حاصل از مولفه های اغتشاشی این جریان، بوسیله تخمین منبع صوت با استفاده از نتایج آنالیز حساسیت انجام شده می باشد. بدین منظور از آنالوژی لایتهیل برای انجام محاسبات آکوستیکی و از روش تئوری پایداری خطی غیر لزج وابسته به مکان برای مدل سازی ترم منبع صوتی در معادلات آکوستیک بهره برده شده است. در خصوص آنالیز حساسیت مشاهده شد که: با افزایش فرکانس اغتشاشات، ناپایداری جریان ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. همچنین با بزرگتر شدن عدد ماخ جریان، جریان پایدار تر می شود و علاوه بر این مشاهده شد که در اعداد رینولدزبالا و در شرایط جریان تراکم ناپذیر جریان های سه بعدی پایدار تر از جریان های دو بعدی می باشند. در خصوص تحلیل های آکوستیکی: شکل چهارقطبی منبع صوتی بدست آمد همچنین تغییرات میدان صوتی با تغییر پارامتر هایی چون فاصله از منبع صوتی، زمان و فرکانس اغتشاشات مشخص گردید.

در این تحقیق جریان اطراف ایرفویل naca0012 با استفاده از رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ حل شده است. دیواره های ایرفویل به عنوان منابع تولید کننده صوت در نظر گرفته شده است، یعنی نوسانات فشاری و سرعت های اختلالی بر روی دیواره های ایرفویل ذخیره شده اند. انتشار صوت نیز با استفاده از روش تحلیلی لایت هیل و فرمولاسیون فوز ویلیام و هاوکینز شبیه سازی شده است. این بررسی برای دو زاویه صفر و 14 درجه برای زمان یک ثانیه برای این ایرفویل، با استفاده از نرم افزار فلوئنت انجام شده است. با بررسی نتایج مشاهده شده است که سطح فشار صوتی ناشی از ایرفویل با زاویه حمله صفر درجه بیشتر از حالتی است که ایرفویل در زاویه حمله 14 درجه قرار دارد. دیواره های بالایی و پایینی ایرفویل در زاویه حمله صفر به خاطر تقارن، تولید یک سطح فشاری برابر می کند. همچنین سطح بالایی ایرفویل با زاویه حمله 14 درجه دارای سطح فشار صوتی بیشتری نسبت به سطح زیرین خود دارد.

هدف از این تحقیق، آنالیز حساسیت هندسی پروفیل پره استاتور و روتور، بر روی الگوی جریان و تغییرات افت فشار کل، در توربین گاز، می باشد. شبیه سازی های عددی بصورت دو بعدی و با کد تجاری فلوئنت 6.3.26، انجام گرفته است. نتایج این تحقیق، با نتایج آزمایشگاهی که توسط sang woo lee و همکارانش انجام شده، مورد صحت سنجی قرار گرفته است. از شبکه ترکیبی، برای گسسته سازی مکانی میدان حل، به علت دقت مناسب در لایه مرزی و همچنین سادگی آن در نواحی با هندسه پیچیده، استفاده شده است. عملکرد مدل های اغتشاشی مختلف، در شبیه سازی بررسی شده و مدل مناسب، انتخاب شده است. در ادامه، تاثیر شدت اغتشاش بر عملکرد آیرودینامیکی پره (شامل ضریب افت فشار کل، ناحیه جدایش جریان، شدت اغتشاش، ناحیه دنباله و ...)، بررسی شده است. سپس، آنالیز هندسی، در نقاط حساس پره، در دو حالت (استاتور تنها و استاتور و روتور) انجام شده و نتایج تغییرات عملکرد آیرودینامیکی، ثبت شده است. در حالت شبیه سازی ناپایا (استاتور ساکن به همراه روتور با حرکت انتقالی)، از روش مش لغزنده استفاده شده است. نتایج، توانایی مناسب مدل اغتشاشی sst k-? را در شبیه سازی جریان در توربین گاز نشان می دهد. کاهش طول ناحیه جدا شده در سمت فشاری پره، با افزایش شدت اغتشاش در ورودی، دیده شده است. همچنین، در برخی نتایج آنالیز هندسی پره، کاهش 26 درصدی در ضریب افت فشار کل و افزایش 60 درصدی در نسبت ضریب لیفت به درگ، در پره استاتور دیده شده است. پروفیل مناسب برای لبه حمله و لبه فرار پره توربین، پیشنهاد شده است.

در مدلسازی جریان مغشوش به روش شبیه سازی گردابهای بزرگ معادلات فیلتر شده ناویر-استوکس حل میشوند. در جریان مغشوش تراکم پذیر معادله انرژی فیلتر شده نیز بایستی حل شود. بسته به فورمولاسیون معادله انرژی بر پایه انرژی داخلی، انرژی کل، انتروپی و یا انتالپی، ترمهای مختلفی در اثر فیلترکردن معادلات به وجود می آید که بایستی مدل شوند. مقادیر وزنی ترمهای زیرشبکه ای برای فورمولاسیونهای متفاوت معادله انرژی با استفاده از یک استدلال استقرایی برای لایه اختلاط ترکم پذیر در عدد ماخ 0.5 محاسبه میشود. به منظور امکان تعمیم نتایج به شرایط کلیتر از سه نوع شرط اولیه متفاوت جهت شبیه سازی استفاده میشود. با استفاده از نتایج به دست آمده نشان داده میشود که ترم زیرشبکه ای فشار-انبساط که در مدلسازیها معمولاً از آن صرف نظر میشود هم مرتبه با ترم زیرشبکه ای شار حرارتی است و نمیتوان از آن صرف نظر نمود و بایستی مدل مناسبی برای آن در نظر گرفته شود. بر اساس نتایجی که ارائه شده است، ترم زیرشبکه ای فشار-انبساط، بر مبنای آنکه چه فورمولاسیونی برای معادله انرژی انتخاب شود، میتواند بیش از 60 درصد از عملکرد کلی ترمهای زیرشبکه ای را به خود اختصاص دهد. از میان فورمولاسیونهای متفاوتی که برای معادله انرژی در روش les میتوان استفاده نمود، نشان داده میشود که معادله انرژی بر مبنای انتالپی کل، بهترین انتخاب از نظر شرایط مدلسازی است. به علاوه آنکه نرخ رشد زمانی برای انرژی حنبشی میدان متوسط، انرژی جنبشی آشفته، تولید، اتلاف و ترم فشار-انبساط در معادلات مربوط به تغییرات انرژی میدان متوسط و اختلالی محاسبه شده اند. مشاهده میشود که بر خلاف عبارت زیر شبکه ای فشار-انبساط، متوسط حجمی این عبارت در معادلات مربوط به جریان متوسط ناچیز است و بنابراین مکانیزم انتقال انرژی به طور غالب توسط دینامیک گردابها کنترل میشود و تراکم پذیری تأثیر چندانی در آبشار انرژی انتقالی از ابعاد بزرگ به ابعاد کوچکتر ندارد.

در پروژه حاضر اندرکنش جریان مغشوش و موج ضربه ای مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور جریان های آشفته ای با شدت اغتشاشی و طول مشخصه اغتشاشی متفاوت تولید و اثر آنها بر روی شوک مورد بررسی قرار گرفته است. از روش های عددی با مرتبه دقت بالا برای گسسته سازی زمانی و مکانی استفاده شده و معادلات ناویر استکوس در حالت دو بعدی به صورت عددی حل شده است. در جهت عمود بر موج ضربه ای از یک حلگر بسیار دقیق با روش ذاتی بدون نوسان با دقت مرتبه شش استفاده شده که قادر به تسخیر ساختارهای ریز موج ضربه ای باشد. از ویژگی های اساسی این روش که آن را از سایر روش های هم دسته خود همانند کاهش دهنده مجموع تغییرات متمایز می کند، حفظ مرتبه دقت در عبور از ناپیوستگی ها می باشد. در جهت موازی با شوک از روش pade مرتبه شش به علت حفظ مرتبه دقت در اعداد موج بالا و برای انتگرال گیری زمانی از روش رونگ کوتای مرتبه سوم استفاده شده است. شوک باعث افزایش سطح انرژی آشفتگی در پایین دست می شود که با طول موج مشخصه اغتشاشات شروع به کاهش می کند. همچنین افزایش انرژی اغتشاشات ورودی باعث جابجایی محل شوک در راستای جریان می شود.

در این تحقیق تاثیر هندسه ی موتور پالس جت بدون دریچه، بر روی نیروی پیشران، مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا مشخصه های اساسی هندسی، نظیر طول و قطر به صورت پارامترهایی بی بعد (نسبت طول به قطر میانگین)، در هر بخش از موتور استخراج شده و با تغییر این پارامترها در محدوده ای که از نتایج تجربی به دست آمده، ده هندسه جدید برای موتور تعریف و طراحی شده است. سپس حل برای بدست آوردن نیروی پیشران روی آن انجام گرفته است. حل عددی با حل میدان دوبعدی جریان توسط کد تجاری فلوئنت انجام شده و برای اطمینان از صحت روش حل، نتایج ابتدا با داده های تجربی و عددی یک لوله موج ضربه ای و سپس یک موتور پالس جت دریچه دار، صحه گذاری شده که جواب ها مطابقت بسیار خوبی را نشان می دهند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد، نسبت طول به قطر میانگین لوله خروجی هرچه به عدد 29، نسبت طول به قطر میانگین در محفظه احتراق هرچه به عدد 1.25، و نسبت طول به قطر لوله ورودی موتور در هرچه به عدد 3.5 (در محدوده تعریف شده) نزدیک-تر باشد، تراست بالاتر است. باید توجه داشت تغییر مشخصه های هندسی، سبب برهم زدن یکنواختی توزیع فشار و کاهش فشار ماکزیمم محفظه احتراق نگردد و در صورت افزایش بیش از اندازه طول موتور و یا حجم محفظه احتراق، برای تکمیل سیکل کاری موتور می بایست فشار کاری محفظه افزایش پیدا کند.

چکیده در این بررسی، به حساسیت پارامتر عملکردی یک ورودی مافوق صوت (اسکرم¬جت) که از مرجع انتخاب شده، نسبت به حضور اختلالات در جریان بالادست، پرداخته شده است. اختلالات را بصورت تابع سینوسی در جریان ورودی به دیفیوزر درنظر گرفته و حساسیت بازده آن¬را نسبت به تغییرات جـریان اغتشاشی می¬سنجیم. برای این منظور از یک سری نقاط تصادفی برای تغییرات پارامترهای جریان اختلالی استفاده کرده و پس از شبیه¬سازی جریان گذرا در نرم افزار فلوئنت، بازده را برای این نقـاط بدست می¬آوریم. برای بدست آوردن تابع عملکردی ورودی نسبت به تغییرات جریان، از رویکرد طیفی در جملات چندجمله¬ای لژاندر استفاده کرده¬ایم. در واقع اساس این روش مبـتنی بر درون¬یابی به روش تصویر کـردن از نقاط حاصله در بازه مفروض می¬باشد. این نقاط تصـادفی، نقاط گـوس- لوباتو برای چندجمله¬ای لژاندر می¬باشند. هم¬چنین برای تعیین دقت نتایج حاصله از درون¬یابی اسپیلاین استفاده شده است. در آخر، از چندجمله¬ای درون¬یاب حاصله مشتق گرفته تا حساسیت بازده ورودی مورد نظر را نسبت به حضور اختلالات در جریان بالادست بدست آوریم. در راستای کار انجام شده، مشاهدات جالبی در ورودی مافوق¬صوت دیده شده که می¬توان به وقوع موج ضربه قائم در دیفیوزر برای تعدادی از نقاط بازه اغتشاشی و رسیدن عدد ماخ زیر صوت ورودی به محفظه احتراق در بعضی گام¬های زمانی اشاره کرد. کلید واژگان: ورودی مافوق صوت، نقاط گوس-لوباتو-لژاندر، بسط طیفی، چندجمله¬ای تصادفی

رشد و توسعه ی روش های مرتبه ی بالا در دینامیک سیالات محاسباتی در ابتدا به سبب پتانسیل ویژه ی آن ها در کاهش هزینه های محاسباتی و حجم حافظه ی مورد نیاز جهت رسیدن به پاسخ با دقت مورد نظر است. از اینرو، در این پایان نامه، روش حجم محدود مرتبه ی بالا جهت حل معادلات اویلر و ناویر-استوکس در فضای سه بعدی توسعه داده شد. روش حاضر، شامل بر محاسبه ی مقادیر شار در مرزهای حجم کنترل با دقت مکانی مرتبه ی چهار و نیز درونیابی مقادیر جریان با روش تکه ای-سهموی روی سطوح بوده است. روش مذکور در حل معادلات ناویر-استوکس تراکم پذیر در فضای دوبعدی و سه بعدی مورد استفاده قرار گرفت و نتایج مورد بررسی قرار گرفت که مشاهده شد مرتبه ی دقت مکانی با استفاده از روش مذکور نزدیک به چهار به دست آمد. بخش بعدی این پایان نامه شامل حل معادلات سیال تراکم پذیر در حضور ذرات ریز جامد است. به جهت حل این جریان، از حلگر معادلات تراکم پذیر توسعه یافته در بخش های پیشین برای حل معادلات سیال و نیز از روش لاگرانژی ذره ی نقطه ای در حل معادلات مکان و سرعت ذره، استفاده شده است. لازم به یادآوری است که در این پایان نامه از شرط هم دمایی ذره با سیال محیط اطراف بهره گرفته نشده و انتقال حرارت بین ذره و سیال پیرامون در محاسبات نقش ایفا می کند. الگوریتم حاصله در حل معادلات جریان آشفته دوبعدی و سه بعدی دارای ذرات جامد مورد استفاده قرار گرفت که نتایج با کارهای پیشین انجام شده هم خوانی داشتند. مشاهده شد برای ذرات سنگین تر از سیال پیرامون، اغتشاشات سیال افزایش یافته و نرخ اتلاف انرژی جنبشی در میدان همگن و همسانگرد افزوده شده است.

اثر تغییر عدد موج طول انتگرالی میدان جریان، توسط پارامترهای طول و شعاع انحناء و اندازه گیری سرعت شعله پیش آمیخته آرام بررسی شده و نشان داده شده است که با افزایش عدد موج طول انتگرالی میدان جریان مغشوش ، سرعت شعله افزایش می یابد. در این پژوهش اثر میدان مغشوش دو بعدی همگن و همسان به عنوان شرط اولیه بر روی شعله پیش مخلوط ارائه شده است.