مطالعه عددي ديناميك فرايند اختلاط گذربحراني در انژكتورهاي هم‌محور برشي

يك پژوهش عددي، به منظور شناسايي و ارزيابي مشخصه‌هاي پاشش و اختلاط كرايوژنيكي يك انژكتور هم‌محور برشي واقعي، در شرايط گذربحراني انجام شده است. بدين منظور، از مدل زيرشبكه‌اي گردابه-لزجتي ديناميكي (براي شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ)، معادله حالت پنگرابينسون (براي محاسبه خواص ترموديناميكي)، پايگاه داده NIST (براي تخمين خواص انتقالي سيال كرايوژنيكي) و الگوريتم PISO (براي كوپلينگ سرعت و فشار در حلگر جريان) براي تحليل ويژگي‌هاي متعدد جريان برشي هم‌محور آشفته در شرايط گذربحراني استفاده شده است. همچنين، از نتايج مطالعات تجربي و عددي پيشين براي اعتبارسنجي نتايج عددي پژوهش حاضر استفاده شده كه تطابق خوبي بين اين نتايج مشاهده مي‌شود. در اين پژوهش، ضمن آنكه براي نخستين بار ديناميك فرايند اختلاط در يك انژكتور هم‌محور برشي واقعي در شرايط گذربحراني بررسي شده است، با تحليل كمي و كيفي ميدان جريان ورتيكال، فرايند اختلاط بررسي شده است. نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهد كه به علت اثرات قابل‌توجه پديده‌هاي شبه‌جوشش و لايه‌بندي چگالي در ممانعت از رشد پايدار لايه اختلاطي مربوط به جت گذربحراني، هسته پتانسيلي جت چگال داخلي بسيار بزرگ‌تر از هسته پتانسيلي جت خارجي است. با ‌وجود اين، به لطف حساسيت بسيار زياد ظرفيت گرمايي ويژه به تغييرات دما (در حوالي دماي شبه‌جوشش)، نوسانات ناچيز دما قادر به كاهش شديد مقادير ظرفيت گرمايي ويژه و درنتيجه شكست موضعي لايه محافظ حرارتي مي‌شود كه به نوبه خود امكان عملكرد موثر سازوكارهاي مولد ورتيسيته و درنتيجه بهبود كيفيت فرايند اختلاط را به وجود مي‌آورد.