مطالعه عددي تأثيرات ميدان مگنتوهيدروديناميك بر جدايش جريان ناشي از موج شوك انعكاسي

Numerical Study of the Effects of Magnetohydrodynamic Fields on Shock-Induced Flow Separation

در فرآيند تشكيل موج شوك انعكاسي، جدايش جريان در محل انعكاس، يك پديده متداول است. اين پديده كه به جدايش جريان القايي از شوك معروف است، در برخي موارد منجر به وقوع اتفاقات نامطلوب مانند كاهش حجم و اختلال در جريان هواي ورودي به موتورهاي رم‌جت و اسكرمجت مي‌شود. لذا سعي مي‌شود به روش‌هاي كنترل جرياني مختلف اين اثرات نامطلوب كاهش يابد.در تحقيق حاضر به‌وسيله مگنتوهيدروديناميك كه يكي از روش‌هاي پيشرفته كنترل جريان فعال است، با شتاب‌دهي به لايه مرزيبه‌وسيله نيروي لورنتس، حباب جدايش كوچك مي‌شود. هدف اين پژوهش مطالعه عدديتأثيرات اين روش بر جدايش ناشي از موج شوك انعكاسيو همچنين زاويه موج شوك است. شبيه‌سازي در شرايط دوبعدي به ازاي اعداد هارتمن مختلف انجام و تأثيرات آن بر مشخصات جريان مانند فشار، سرعت و خطوط جريان بررسي شد. نتايج حاكي از آن است كه اعمال ميدان مگنتوهيدروديناميك مي‌تواندبه‌طور قابل توجهي گراديان فشار معكوس و جريان گردابه‌اي را كاهش داده و اندازه حباب جدايش را 40 درصدكوچك كند.علاوه برآن اعمال اين ميدان زاويه شوك را كمتر كرده كه منجر به حركت رو به جلو حباب جدايش تا حدود 2 درصد طول كانال شده است.

In the process of forming a reflective shock wave, the separation of the flow in the reflection site is a common phenomenon. This phenomenon, known as the shock-induced flow separation, sometimes leads to undesirable effects such as reducing the volume and disrupting the flow of air into the ramjet and scrarmjet engines. Therefore, we try to reduce these undesirable effects by different flow control methods. Magnetohydrodynamics is one of the advanced methods for controlling the flow, which shrinks the bubble separation by accelerating to the boundary layer by Lorentz force. The purpose of this research is the numerical study of the effects of this method on the separation caused by the reflection shock wave. The simulations are performed in two-dimensional conditions for different Hartmann numbers and the effects on flow characteristics such as pressure, velocity and flow stream line are investigated. The results indicate that the application of the magnetohydrodynamic field can significantly reduce the adverse pressure gradient and the vortex flow, and it can also reduce the size of the separation bubble by 40% and increase the skin friction coefficient by increasing the wall shear stress. Moreover, the application of the magnetohydrodynamic field can change the shock angle, causing the separation bubble to move forward by about 2% of the channel length.