بررسي عددي جريان لايه برشي فراصوتي در حفره ديواره

Studying wall shear layer in ultrasonic cavity flow using numerical simulation

رم جت فراصوت و يا اسكرم جت نوع پيشرفته تر موتورهاي صنعت هوا فضاست. انجام احتراق اين نوع موتورها در سرعت فرا صوت باعث مي شود كه اسكرم جت بتواند به سرعت هايي بالاتر از سرعت رم جت هاي متداول برسد. احتراق در سرعت هاي فراصوت نياز به پايداري دارد. چون حفره ها در پايداري احتراق جريان هاي واكنشي فراصوتي در اسكرم جت ها اهميت زيادي دارند، در اين مقاله، با شبيه سازي جريان لايه برشي حفره با استفاده از مدل هاي مختلف اغتشاشي، اثر عوامل مختلف در اين نوع جريان ها بررسي شد. ابتدا، با كمك مدل سازي جريان با مدل هاي مختلف اغتشاشي بهترين مدل، ازنظر دقت و سرعت حل، براي شبيه سازي جريان هاي لايه برشي حفره معرفي شد. سپس، به كمك مدل انتخاب شده، حل هايي براي زواياي مختلف ديوار حفره انجام شد و نتايج با هم مقايسه شد. نتايج نشان داد كه مدل اغتشاشيSST-k-ω ، ازنظر دقت و سرعت، بهترين مدل براي حل مسائل مربوط به لايه بررشي حفره است. همچنين، در اين تحقيق، زواياي مختلف درنظر گرفته شده براي ديوار عمودي پشت نشان داد كه دما در حفره ها با زاويه تند به شدت افزايش مي يابد. بنابراين، دما عامل مهمي در تعيين زاويه خواهد بود و ممكن است محدوديت نقطه ذوب مواد به كاررفته انتخاب زاويه را تحت تاثير قرار دهد.

Ultrasonic Ram-Jet and Scram-Jet are high technology engines in aerospace industries. Scram-Jet engines can achieve higher velocity than the common Ram-Jet engines, because the combustion in these engines occur in ultrasonic velocity. Combustion in ultrasonic velocity needs stability. Since cavities are very important in the stability of ultrasonic reacting flows, different parameters affecting the wall shear layer in ultrasonic cavity flow is investigated in this paper using numerical simulations with various turbulence modeling approaches. Firstly, the best turbulence model in accuracy and speed is introduced for wall shear layer solution in ultrasonic cavity flow. Then, the solution is used for various cavity wall angles and the results are presented, that show the SST-k-ω turbulence model is the best model in accuracy and speed for the problem under investigation. In addition, the results of different angles for back normal wall shows that in a cavity with steep angle, the temperature increases sharply. Therefore, the temperature is a very important parameter in indicating the value of the angle and the limitation of the melting point may affect the angle selection.