نام پژوهشگر: احمد شجاع ثانی

شبیه سازی عددی جریان رقیق شده حول ایرفویل ناکا 12 با معادلات ناویر-استوکس با اعمال شرط مرزی لغزشی و روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (dsmc) و گسترش آن به جریان میکرو/نانو
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه فردوسی مشهد - دانشکده مهندسی 1392
  احمد شجاع ثانی   محسن کهرم

در این پژوهش جریان گاز رقیق¬شده فوق¬صوتی و گذر¬صوتی حول ایرفویل ناکا 12 در اعداد نودسن با دو رویکرد مولکولی و پیوسته شبیه¬سازی شده¬است. معادلات ناویر-استوکس که شرایط مرزی مرتبه اول سرعت لغزشی و دمای پرشی در آن اعمال شده¬است، با حلگر rhocentralfoam از بسته نرم¬افزاری openfoam حل شده¬اند. حلگر dsmc که dsmcfoam نام دارد، برای استفاده از طرح برخورد بین مولکولی جدید sbt اصلاح شده¬است. استفاده از این طرح امکان شبیه¬سازی دقیق با تعداد کمتر ذره را فراهم می-کند. جریان در زوایای حمله و اعداد نودسن مختلف شبیه¬سازی شده¬است. چگالی و توزیع ضریب فشار حاصل از شبیه¬سازی با داده-های آزمایشگاهی و عددی مقایسه و دقت مناسبی مشاهده شد. تغییرات ضریب برآ و پسا با عدد نودسن و زاویه¬ی حمله مورد بررسی قرار¬گرفت. در جریان فوق¬صوتی برای زوایای حمله پایین ضریب برآ با ضریب برآی حاصل از تئوری خطی¬شده توافق دارد. اگرچه با افزایش زاویه¬ی حمله به بالای 15 درجه این توافق از بین می¬رود. ضریب پسا با افزایش عدد نودسن، افزایش می¬یابد. همچنین با افزایش عدد نودسن سهم ضریب پسای ناشی از توزیع فشار در ضریب پسای کل کاهش و سهم ضریب پسای اصطکاکی، افزایش می-یابد. اثر تغییرات عدد نودسن بر محل قرارگیری موج ضربه¬ای و شکل آن، سرعت لغزشی و توزیع دما در سطح ایرفویل مطالعه شد. با افزایش عدد نودسن تنش برشی بدون بعد¬شده در سطح ایرویل افرایش می¬یابد. اثر تغییر عدد ماخ بر توزیع دما در سطح ایرفویل با در نظر گرفتن سه عدد ماخ در رژیم گذرا بررسی گردید و تغییر روند توزیع دما هنگامی¬که عدد ماخ به رژیم ابر¬صوتی می¬رسد، مشاهده-شد. همچنین با افزایش عدد ماخ ضریب برآ و پسا کاهش می¬یابند. با افزایش عدد ماخ سهم ضریب پسای ناشی از توزیع فشار در ضریب پسای کلی افزایش و سهم ضریب پسای اصطکاکی کاهش می¬یابد. جریان حول ایرفویل در رژیم لغزشی و در ماخ گذر¬صوتی مطالعه گردید که حل¬های پیوسته و مولکولی تفاوت¬هایی را نشان دادند. در این حالت جدایش جریان نیز ملاحظه گردید. در این مورد ضرایب برآ و پسا تفاوت چشمگیری با تئوری خطی¬شده داشتند. با استفاده از تشابه ابعادی جریان حول ایرفویل در رژیم¬های میکرو/نانو بررسی گردید که ایرفویل در رژیم نانو، ضریب پسای بیشتری را نشان داد.