بررسی دینامیک جریان حین حرکت پرتابه در داخل و خارج لوله: بررسی تجربی عددی و مقایسه دو معادله حالت گاز

در این مقاله به شبیه سازی سه بعدی حرکت پرتابه با قطر 5.56 میلی متر در لوله با طول48.26 سانتیمتر پرداخته شده است. به منظور حل معادلات حاکم بر جریان گاز، از معادلات حالت گاز ایده آل و معادله حالت آبلنوبل استفاده شد. برای ارزیابی برهم کنش پرتابه - سیال از معادلات شش درجه آزادی استفاده شد که به صورت کوپل شده با معادلات مومنتم، پیوستگی و انرژی حل شدند. به منظور کاهش زمان محاسباتی، موقعیت اولیه پرتابه 15 سانتیمتر جلوتر از ابتدای لوله درنظرگرفته شده و شرایط اولیه از نرم افزار quickload به دست آمد و در نرم افزار فلوئنت قرار داده شد. در آزمایش تجربی، با دو صفحه حساس به نور و سوزن چاشنی مجهز به الکتریسیته، اندازه گیری سرعت دهانه و زمان خروج پرتابه از لوله میسر شد. خطای سرعت دهانه پرتابه برابر6.38و 0.76درصد و زمان ماند پرتابه دارای خطای 1.1 و21/ 0 درصد به ترتیب برای گاز ایده آل و گاز آبلنوبل بود. سرعت لحظه ای شبیه سازی شده پرتابه، با نتایج نرم افزار quickload مقایسه شد و توافق خوبی به دست آمد. نتایج شبیه سازی شامل کانتورهای دما، سرعت ، فشار در داخل و خارج لوله، حین حرکت پرتابه می باشند. منحنی های دما &-زمان، فشارزمان، جا به جایی زمان و سرعتزمان پرتابه با معادلات حالت گاز ایده آل و گاز آبل نوبل گزارش شده و مقایسه شدند. همچنین، یکی دیگر از نتایج مهم شبیه سازی، محاسبه نیروی وارد بر قفل می باشدکه برابر 5431 نیوتن درمطالعه حاضر به دست آمد.