بررسي تجربي تاثير پيش‌خلاءسازي در فرآيند راه‌اندازي ديفيوزر گلوگاه ثانويه

Experimental Study of Pre-evacuation Effect on Second throat Diffuser Starting Process

در تحقيق حاضر، تاثير پيش خلاء‌سازي در فرآيند راه‌اندازي ديفيوزر گلوگاه ثانويه در تست تجربي يك نازل نوع سهموي تراست بهينه بررسي شده است. در اين بررسي از يك بستر آزمايشگاهي موسوم به تجهيزات تست ارتفاع بالا در مقياس كوچك با سيال عامل هواي فشرده استفاده شده است. با توجه به اهميت پارامتر بي بعد نسبت سطح مقطع ورودي ديفيوزر به سطح مقطع گلوگاه ثانويه آن، تاثير تغييرات اين پارامتر در فرآيند راه اندازي نازل و ديفيوزر مورد بررسي قرار گرفته است. در هريك از هندسه‌هاي ثابت ديفيوزر، به منظور بررسي عملكرد لحظه‌اي، فشارگذاري در محفظه نازل به صورت آني در دو حالت همراه و بدون پيش‌خلاءسازي سيستم انجام گرفته و فشار محفظه خلاء و توزيع فشار استاتيكي در طول ديفيوزر اندازه‌گيري شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه اعمال پيش‌خلاءسازي در محفظه تست باعث كاهش 50 تا 60 درصدي زمان راه‌اندازي ديفيوزر مي‌گردد. علاوه بر آن، پيش‌خلاءسازي محفظه تست باعث حذف پديده مخرب گذار از الگوي جدايش جريان در زمان راه‌اندازي نازل و ديفيوزر مي‌شود. همچنين مشاهده شده است كه با تنگ‌تر شدن مجراي گلوگاه ثانويه ديفيوزر، كمينه فشار راه‌اندازي ديفيوزر افزايش يافته و در نهايت در نسبت سطح مشخصي جريان در گلوگاه ثانويه به حالت خفگي مي‌رسد.

In the present study, the effect of pre- evacuation on starting process of a second throat exhaust diffuser has been investigated experimentally by examining a thrust optimized parabolic nozzle. An experimental setup called high- altitude test facility has been used with compressed air as operating fluid. According to the importance of area ratio parameter (Ad/Ast) of a second throat diffuser, the effect of this parameter variation has been examined on the start- up performance of the nozzle and diffuser. In each of the diffuser geometries, in order to evaluate the instantaneous performances, the pressure in the nozzle chamber has charged instantly in two modes; with and without pre- evacuation. Then, the vacuum chamber pressure and static pressure distribution along the diffuser were measured by a data acquisition system. The results show that pre- evacuation in the test chamber reduces the start- up time of the diffuser by 50 to 60%. In addition, pre- evacuating the test chamber eliminates the destructive transition phenomenon from the flow separation pattern during start- up of the nozzle and diffuser. Also, It has been observed that with the narrowing of the diffuser’s second throat duct, the minimum starting pressure of the diffuser increases and eventually flow chocks at the second throat in a certain area ratio.