تحليل امواج ضربه اي در تبديل همگرا با استفاده از مدل هاي آزمايشگاهي و عددي

Analysis of Shock Waves in Converging Transition using Experimental and Numerical Models

در مطالعه جريان هاي فوق بحراني تشكيل امواج ضربه اي از اهميت بالايي برخوردار است. اين امواج عمدتاً در جريان فوق بحراني در كانال هاي غير منشوري ديده مي شوند. در تحقيق حاضر با استفاده از مدل آزمايشگاهي مقادير عمق و سرعت لحظه اي در نقاط مختلف امواج ضربه اي تشكيل شده در تبديل همگراي كانال روباز با ديواره مستقيم به-ازاي چهار عدد فرود مختلف اندازه گيري و تحليل شده است. همچنين به منظور شبيه سازي عددي جريان فوق بحراني در تبديل همگرا از مدل هاي آشفتگي RNG k-? و RSM در محيط نرم افزار FLUENT استفاده شده است. نتايج حاصل ازمدل هاي مذكور و مقادير اندازه گيري شده به ازاي عدد فرود 7 با هم مقايسه شده و دقت مدل ها در تعيين عمق و سرعت موج بررسي گرديد. ميانگين خطاي نسبي محاسبه پروفيل سطح موج توسط مدل هاي مذكور به ترتيب 82/1% و 06/1% و نيز ميانگين خطاي نسبي محاسبه سرعت موج به ترتيب 35/2% و 44/1% بدست آمد. نتايج حاكي از آن بود كه مدل آشفتگي RSM در شبيه سازي امواج ضربه اي عملكرد بهتري داشته است.

Formation of shock waves has high importance in study of supercritical flows. These waves are often found during supercritical flow in the non-prismatic channels. In the present study, values of depth and instantaneous velocity were measured in various points of shock waves observed in the straight-wall contraction for four Froude Numbers. Numerical simulation of supercritical flow in the contraction was performed using RNG k-? and RSM turbulence models of FLUENT software. In order to investigate the accuracy of the models in calculation of wave profile and wave velocity a comparison was also done between the results of numerical models and measured values for Fr1=7.0. The average relative errors of the wave depth calculation using RNG k-? and RSM turbulence models were 1.82% and 1.06%, respectively. Also, for the wave velocity, the values were 2.25% and 1.44%, respectively. The results showed that the RSM model performed slightly better than RNG k-? model in simulating shock waves.