مطالعه تجربی و شبیه‏‌سازی عددی سه بعدی تاثیر نسبت فشار بر بازده واگرایی جریان یک افشانه‌ گوه‌‏ای ‏خطی

در این مطالعه تاثیر نسبت فشار افشانه‏ بر بازدهی واگرایی یک افشانه‌ گوه‌‏ای خطی به طور تجربی و عددی بررسی شده است. برای مقایسه با افشانه‌‏‏های متداول یک افشانه‏ مخروطی با شرایط طراحی مشابه افشانه‌ گوه‌‏ای استفاده شد. افشانه‏‏‌های مورد استفاده از نوع افشانه‏‏‌های صفحه‌‏ای بوده که جریان فراصوت خروجی از آنها توسط روش تصویربرداری شیلیرن بررسی شد. مقایسه تصاویر تجربی شیلیرن با نتایج حل عددی صحت شبیه‏‌سازی عددی سه بعدی انجام گرفته را نشان داد. تاثیر نسبت فشار افشانه‏ بر توزیع نواحی جریان فراصوت خروجی افشانه‏ مشاهده شد. نتایج نشان داد انحراف جریان از حالت محوری با افزایش نسبت فشار از مقدار 3 تا 9 برای افشانه‏ مخروطی سه برابر بیشتر از افشانه‌ گوه‌‏ای است. همچنین با بهره‏‌گیری از رابطه بازدهی واگرایی نشان داده شد که بازدهی افشانه‌ گوه‏‌ای تغییرات کمتری با تغییرات نسبت فشار دارد و در مقادیر بسیار کمتر از نسبت فشار طراحی نیز دارای بازدهی مطلوب حدود 98 درصد است. تطبیق پذیری افشانه‌ گوه‌‏ای خطی در تغییرات نسبت فشار  نسبت به افشانه‏ مخروطی بیشتر بوده به طوری که کاهش نسبت فشار به مقدار نیمی از نسبت فشار طراحی در افشانه‏ مخروطی سبب کاهش بازدهی واگرایی تا 10 درصد می‏‌شود در حالی که این مقدار برای افشانه‌ گوه‏‌ای کمتر از 3 درصد است.

experimental study and 3d numerical simulation of the effect of pressure ratio on flow divergence efficiency of a linear aerospike nozzle

in this study, the effect of the nozzle pressure ratio on the divergence efficiency of a linear aerospike nozzle has been investigated experimentally and numerically. to compare with conventional nozzles, a conical nozzle with the same design conditions as the aerospike nozzle was used. the used nozzles are the type of plate nozzles, and the supersonic flow coming out of them was investigated by schilleren’s imaging technique. the comparison of schilleran’s experimental images with the results of the numerical solution showed the accuracy of the three-dimensional numerical simulation. the effect of the nozzle pressure ratio on the distribution of the supersonic flow areas of the nozzle outlet was observed. the results showed that the deviation of the flow from the axial mode with increasing the pressure ratio from 3 to 9 for the conical nozzle is three times more than the aerospike nozzle. also, by using the divergence efficiency relationship, it was shown that the efficiency of the aerospike nozzle has fewer changes with changes in pressure ratio, and in values much lower than the design pressure ratio, it has a favorable efficiency of about 98%. the adaptability of the linear aerospike nozzle in changes in the pressure ratio is greater than that of the conical nozzle, so that reducing the pressure ratio by half of the design pressure ratio in the conical nozzle reduces the divergence efficiency by 10%, while this amount for the aerospike nozzle is less than 3 percent.