شبیه‌سازی ائرودینامیک و نویز جریان گاز فراصوت تراکم‌ پذیر حین خروج از لوله

در این مقاله جریان گاز فراصوت تراکم‌پذیر حین خروج از لوله ای به قطر 7/62 میلی‌متر در هندسه تقارن محوری شبیه‌سازی شده است. برای این منظور از روش دانسیته پایه و شبکه تطبیقی دینامیک با معیار فشار استاتیک در شبیه‌سازی ها استفاده شده است. مسئله در دو حالت گاز غیر ویسکوز و مدل توربولنسی k-ɛ حل شد. مقایسه نتایج سایه‌نگاری تجربی شیلرین با کانتورهای دانسیته و مقایسه نتایج فشار استاتیک روی امواج شوک با داده های موجود در مقالات، همخوانی بسیار خوبی نشان می‌دهند. همچنین زمان وقوع شوک اول و دوم و امواج انفجاری و نحوه پیشروی آنها در دامنه شبیه‌سازی‌شده بررسی شد. پس از اعتبارسنجی مسئله، نتایج شبیه سازی در استخراج داده های سطح فشار صوتی با استفاده از معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز استفاده شد. برای این منظور دریافت‌کننده‌های نویز در پنج فواصل 1، 2، 6، 10 و 15 متری قرار گرفت و مقدار سطح فشار صوتی در این فواصل به‌دست آمد و در سه زمان مختلف با هم مقایسه شد. نتایج سطح فشار صوتی حاصل با نتایج تجربی مراجع موجود تطابق خوبی نشان داد. بیشترین سطح فشار صوتی در زمان وقوع امواج شوک انفجاری برابر با 119 دسی بل به‌دست آمد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد تاثیر تغییر مدل از غیر ویسکوز به مدل توربولنسی ɛ- k در مقادیر سطح فشار صوتی ناچیز است.