طراحی و تحلیل سیستم خنک‌کاری دیفیوزر فلزی به روش جداره‌آبی

غالباً در یک سکوی تست شبیه‌ساز خلا توسط یک دیفیوزر خروجی گاز مافوق صوت، از انرژی حاصل از احتراق موتور برای ایجاد و حفظ شرایط خلا در محفظه تست موتور استفاده می شود. در این سیستم دمای گاز خروجی از نازل که به طور مستقیم به دیواره های دیفیوزر برخورد می کند، بسیار بالاتر از حد تحمل بدنه فلزی دیفیوزر است. هدف این پژوهش طراحی سیستم‌ خنک‌کاری برای حفاظت حرارتی دیواره‌های دیفیوزر شبیه‌ساز خلاء به روش جداره‌آبی می‌باشد. در این پژوهش ابتدا پارامتر‌های موثر در طراحی سیستم جداره‌آبی شناسایی شده و با در نظر گرفتن اهداف و الزامات طراحی، یک الگوریتم جدید برای طراحی و بهینه‌سازی سیستم خنک‌کاری جداره‌آبی برای شارهای حرارتی بالا و ابعاد هندسی بزرگ توسعه یافته است. سه پارامتر کلیدی دبی جرمی سیال خنک‌کننده، ارتفاع کانال و طول کانال خنک‌کاری توسط الگوریتم بر اساس توزیع شار حرارتی در طول دیفیوزر طوری انتخاب می شوند که علاوه بر ارضای شرایط دمایی بدنه فلزی و حفظ سهولت پیاده سازی طرح، افت فشار کل نیز کمینه گردد. بر اساس تعریف مسئله و توزیع شار حرارتی دیفیوزر، الگوریتم مزبور قابلیت تشخیص و پیاده سازی طراحی چند کاناله را نیز دارد. با توجه به خطای روابط تجربی و نیمه تجربی مورد استفاده در تخمین ضرایب انتقال حرارت جابجایی در هندسه‌های بزرگ و شار حرارتی بالا از تکنیک شبیه‌سازی عددی برای صحت‌سنجی طراحی استفاده شده است. در پایان نتایج طراحی با شرایط مختلف و الزامات متعدد معرفی شده و قابلیت بالای کد عددی توسعه یافته نمایش داده شده است.