نازل های همگرا (تحلیل آیزنتروپیک)

تحلیل جریان آیزنتروپیک در نازل یک موتور جت

جریان درون یک نازل همگرا به صورت آیزنتروپیک است یعنی می توان از اتلاف انرژی ناشی از لایه مرزی صرف نظر کرد. این نوع تحلیل معروف به تحلیل صفر بعدی یا یک بعدی است زیرا مشخصات جریان فقط در یک بعد (راستای محوری نازل) بدست می آید. در این صورت نتایج بدست آمده تا حد کمی با نتایج واقعی تفاوت خواهند داشت. یک هدف مهم از تحلیل جریان نازل، بدست آوردن مقدار تراست آن است. مراحل تحلیل در این مسئله بدین صورت است که با داشتن هندسه نازل ابتدا عدد ماخ را در هر مقطع بدست آورده و سپس بقیه پارامترهای مهم مثل فشار، دما و چگالی بدست خواهند آمد.

 محاسبه عدد ماخ

برای مثال هندسه زیر را در نظر بگیرید که یک نازل همگرا با پروفیل بیضوی شکل است:

با داشتن مقدار γ برای جریان و رابطه آیزنتروپیک مساحت درون یک مجرا، می توان عدد ماخ را در هر سطح مقطع محاسبه کرد. دقت کنید که فرض ما بر این است، جریان در مقطع انتهایی نازل، یعنی کمترین مساحت مجرا، صوتی می شود و بر همین اساس رابطه زیر ارائه شده است. به عبارت دیگر رابطه زیر ساده شده عبارت کاملتری است. برای اطلاعات بیشتر در مورد این رابطه شما را  به مرجع ۱ یعنی  کتاب مبانی آیرودینامیک اندرسون ، بخش جریان نازل ها، ارجاع می دهیم.

حل معادله فوق که در آن عدد ماخ مجهول است به صورت دستی نیست زیرا یک معادله یک مجهولی غیر خطی است و بهتر است توسط کدنویسی  (برای مثال در نرم افزار MATLAB) صورت گیرد.

اکنون با داشتن عدد ماخ در هر مقطع نازل و داده های فشار کل و دمای کل (P0 , T0) می توان چگالی، دما، سرعت و فشار استاتیک را در هر مقطع محاسبه کرد.

و در انتها می توان نمودارهای تغییرات فشار، دما و … را رسم نمود:

برای مباحث فوق، یک مثال برنامه نویسی MATLAB به همراه آموزش خط به خط کد، انجام شده است که می توانید از اینجا تهیه کنید.

در مطلب بعدی به مقدماتی در زمینه حل دو بعدی جریان توسط نرم افزار فلوئنت در یک نازل همگرا خواهیم پرداخت.

[۱] John D Anderson, Fundamentals of Aerodynamics, Mc Grow Hill, 2005

4 دیدگاه درباره “نازل های همگرا (تحلیل آیزنتروپیک)

  1. Reza

    سلام
    عذر خواهی میکنم ،میخواستم بدانم چنانچه بنده بخواهم دکترا را با مبحث کامپوزیت ها در صنعت هوا فضا ادامه بدهم که در خارج از کشور در دانشکده مهندسی مکانیک برگزار میشود( مثل نانوتکنولوزی یا شاید هم نانو مکانیک) مقطع فوق لیسانس هوا فضا را با چه گرایشی تمام کنم ،
    ممنونم بابت این سایت، چون ازش خیلی چیزها دارم یاد میگیرم و خیلی هم ایده در ذهنم شکل میگیرد.

    پاسخ

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *