مطالعه عددي ديناميك فرايند اختلاط فرابحراني در انژكتورهاي پيچشي هم محور

يك پژوهش عددي، به منظور ارزيابي مشخصه هاي پاشش و اختلاط كرايوژنيكي يك انژكتور پيچشي هم محور، در شرايط فشاري فرابحراني انجام شده است. بدين منظور از يك روش تركيبي موسوم به شبيه سازي تطبيق مقياسي (جهت مدل سازي عبارات آشفته)، معادله حالت سواو-ردليك-وانگ (براي محاسبه خواص ترموديناميكي)، پايگاه داده NIST (براي تخمين خواص انتقالي سيال كرايوژنيكي) و الگوريتم PISO (براي كوپلينگ سرعت-فشار) در حلگر جريان استفاده شده است. پژوهش حاضر كه با درنظر گرفتن توامان پيچيدگي‌هاي هندسي انژكتور و رفتار كاملا غيرخطي ترموديناميكي سيال از بسياري از مطالعات پيشين متمايز است، ديناميك فرايند اختلاط فرابحراني جت‌هاي پيچشي هم‌محور را با تحليل كمي عبارات مولد ورتيسيته مشخصه‌بندي كرده است. نتايج حاكي از آن است كه تنها عامل مولد ورتيسيته در محفظه چرخش انژكتور عبارت كج‌شدگي/ كشيدگي ورتيسيته است كه اندازه آن در اين ناحيه به صورت متوسط از مرتبه 106 است. در انتهاي نازل انژكتور نيز اندازه دو عبارت گشتاور باروكلينيك و اتساع حجمي به مرتبه 108 مي رسد كه يك مرتبه بزرگتر از اندازه عبارت كج شدگي/كشيدگي ورتيسيته در مقطع محوري مفروض است؛ بدين ترتيب در انتهاي نازل مكانيزم اختلاط توسط دو عبارت گشتاورباروكلينيك و اتساع حجمي كنترل مي شود. مشاهدات عددي حاكي از آن است كه اثرات گردابه هاي بازچرخشي توليد شده در مقابل دهانه خروجي انژكتور قابل توجه بوده و موجب تحريك و افزايش ده برابري سهم كشيدگي/ كج شدگي گردابه در توليد ورتيسيته نسبت به ناحيه انتهايي نازل انژكتور مي‌شود. اين مهم به همراه ناپايداري هاي هيدروديناميكي كلوين-هلمهولتز نقش مهمي در اختلاط بهينه سوخت و اكسنده در مقابل دهانه انژكتور دارند.