@article { author = {Rahaei, N. and Jafari Gavzan, I. and Rafee, R.}, title = {Investigation of Transient Heat Transfer inside Walls of Convergent-Divergent Nozzle}, journal = {Journal of Solid and Fluid Mechanics}, volume = {10}, number = {3}, pages = {245-263}, year = {2020}, publisher = {Shahrood University of Technology}, issn = {2251-9475}, eissn = {2251-9483}, doi = {10.22044/jsfm.2020.9212.3081}, abstract = {This paper focused on the transient heat transfer inside a convergent-divergent nozzle which has applications in propulsion systems. Time-averaged Navier Stokes equations in the compressible form were solved using the finite volume method. The flow was assumed to be axisymmetric and the results of simulations were compared with available experimental data. The flow and heat transfer parameters were investigated in different nozzle geometries. The results revealed that the SST k-ω turbulence model gives better predictions compared to other applied turbulence models. Also, for a constant length of the nozzle, increasing the divergence angle caused higher exit Mach numbers and lower exit pressure and temperature. Bell nozzles had more exit Mach number, and less exit temperature and pressures compared to the conical nozzles. Decreasing in the exit angle of the bell nozzle led to an increase in the Mach number and thrust and causes lower exit temperature and pressure. For various nozzle shapes, the values of the heat flux and temperatures were nearly constant at the sections which have the same area ratios. The solid surface temperature at the outlet was greater for the bell shape than that for conical shape. The maximum value of the convection heat transfer coefficient occurred at the nozzle throat. The maximum thrust was obtained by bell shape nozzle. Higher outlet angles gave lower thrusts.}, keywords = {convergent-divergent nozzle,Heat Transfer,Mach number,Pressure,Temperature}, title_fa = {بررسی انتقال حرارت گذرا در دیواره‌های شیپوره همگرا-واگرا}, abstract_fa = {تمرکز این مقاله بر بررسی جریان گذرا، انتقال حرارت و نیروی پیشران در نازل همگرا-واگرا بوده است که در سیستمهای پیشرانش کاربرد دارد. معادلات میانگین گیری شده زمانی ناویراستوکس تراکم‌پذیر به روش حجم محدود، حل شده است. با تعریف جریان به صورت متقارن محوری، شبیه سازی عددی انجام شده و نتایج آن با نتایج آزمایش‌های تجربی مقایسه گردیده است. سپس در هندسه‌های مختلف، پارامترهای جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان داد که مدل آشفتگی k-ω SST در مقایسه با سایر مدل‌های آشفتگی، انطباق بهتری با نتایج آزمایش‌های تجربی دارد. همچنین با ثابت بودن طول نازل، افزایش زاویه واگرایی نازل همگرا-واگرا باعث افزایش عدد ماخ خروجی و کاهش فشار و دما در خروجی گردید. نازل های زنگوله‌ای در مقایسه با نازل های مخروطی، عدد ماخ خروجی بیشتر و دما و فشار خروجی کمتری داشتند. کاهش زاویه مقطع خروجی در نازل‌ زنگوله‌ای باعث افزایش عدد ماخ و نیروی پیشران و همچنین کاهش دما و فشار خروجی شده است. در نازل های مختلف، در مقاطعی که سطح ثابتی نسبت به گلوگاه دارند، انتقال حرارت از دیواره و مقادیر دما در سطح و عمق دیواره ثابت مانده است. دمای سطح در مقطع خروجی، برای نازل‌ زنگوله‌ای بیشتر از نازل‌ مخروطی به دست آمد. ضریب انتقال حرارت جابجایی در گلوگاه دارای مقدار بیشینه بود. مقایسه نیروی پیشران نشان داد که نازل زنگوله‌ای، نیروی پیشران بیشتری را فراهم می‌آورد. با افزایش زاویه خروجی نازل، نیروی پیشران کاهش یافت.}, keywords_fa = {نازل همگرا-واگرا,انتقال حرارت,عدد ماخ,فشار,دما}, url = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1938.html}, eprint = {https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_1938_40981e9c5692a2ca76da344a0f43621e.pdf} }