بررسی روش‌های محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی در محفظه‌های احتراق و در نازل‌های همگرا-واگرا

نوع مقاله: علمی- ترویجی

نویسندگان

1 پژوهشگاه هوافضا وزارت علوم تحقیقات و فناوری

2 پیشرانش/پژوهشگاه هوافضا

چکیده

این مقاله شامل بررسی و مقایسه روش‌های محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی در محفظه احتراق و در نازل همگرا-واگرا می‌باشد. به این منظور، ابتدا تاریخچه‌ای از روش‌های مختلف محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی بیان شده و سپس جریان داخلی نازل به روش صریح مک-کورمک حل شده است. روش‌های بارتز، استانتون، پریکسورن و آدمی در بین روش‌های مطرح این حوزه انتخاب شده و با استفاده از CFD در نازل باتس (BATES) مقایسه شده است. در ادامه، در یک موتور سوخت جامد، با در نظر گرفتن پارامترهای جریان در محفظه موتور، ضریب انتقال حرارت جابجایی محاسبه و نشان داده شده که هر چه به سمت نازل حرکت شود، با افزایش سرعت، ضریب انتقال حرارت افزایش می‌یابد. این بررسی نشان می‌دهد که ماکزیمم ضریب انتقال حرارت جابجایی در روش‌های تحلیلی در گلوگاه نازل اتفاق می‌افتد، در حالیکه آنالیز CFD نشان می‌دهد که حداکثر ضریب انتقال حرارت در بالادست نازل است. اگرچه CFD از دقت بالاتری برای محاسبه ضریب انتقال حرارت، نسبت به روش‌های تحلیلی، برخوردار است، اما نیازمند زمان محاسباتی بسیار است. بنابراین، در طراحی اولیه می‌توان از روش‌های تحلیلی به علت زمان محاسبات سریع استفاده نمود، به ویژه در گلوگاه. در نهایت، با بررسی انجام شده، نشان داده شد که راهکار ابتکاری ترکیب روش‌های آدمی و بارتز کمترین خطا را نسبت به CFD دارد.

کلیدواژه‌ها