بررسی موردی اثر پارامترهای فیزیکی لوله تشدید هارتمن-اسپرنجر مخروطی بر جریان داخلی و عملکرد حرارتی دستگاه

لوله هارتمن - اسپرنجر دستگاهی است که در آن جریان جت فرومنبسط وارد لوله‌ای با انتهای بسته میشود که در فاصله مشخصی از نازل قرار گرفته است. در شرایط خاص، تولید حرارت متمرکز درون لوله قابل مشاهده است که منجر به افزایش دمای سریع درون لوله می‌شود و می‌تواند در کاربردهای مهندسی نظیر آتش‌زنه‌های آکوستیکی مورد استفاده قرار بگیرد. در پژوهش حاضر، عملکرد حرارتی دستگاه برای مجموعه‌ای از شش نمونه مختلف از لوله‌های تشدید با پارامترهای فیزیکی متفاوت مورد تحلیل قرار گرفته است. پارامترهای تغییر یافته عبارتند از جنس لوله، طول لوله، فاصله لوله از نازل و شرایط دیوار انتهای لوله که می‌تواند بصورت کاملاً بسته و یا همراه با یک سوراخ ریز برای استخراج گاز داغ باشد. در تمامی نمونه‌ها، شکل داخلی لوله بصورت مخروطی انتخاب شده است. مدل‌سازی عددی در کنار آزمایشات تجربی بر روی این نمونه‌ها انجام گرفته و نتایج برای بررسی تاثیر پارامترهای مذکور بر دمای قابل حصول در انتهای لوله و مکانیزم داخلی جریان مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که مهمترین عامل افزایش دما، وجود جریان نوسانی همراه با عبور امواج شوک قوی درون لوله است. با تغییر فاصله لوله و نازل، جریان نوسانی حذف شده و اثری از افزایش دما مشاهده نمی‌شود. وجود یک سوراخ ریز در انتهای لوله همچون استفاده از لوله‌های کوتا‌ه‌تر، باعث کاهش دمای قابل دستیابی درون لوله می‌شود. فرکانس نوسانات برای لوله‌های بلندتر نزدیک به فرکانس تشدید لوله است. همچنین استفاده از مواد با ضریب انتقال حرارت پایین، سبب افزایش دما درون لوله خواهد شد.