دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 7 1 2017 03 21 Numerical and analytical investigation of shock train in a convergent divergent nozzle بررسی عددی و تحلیلی مجموعه امواج ضربه‌ای لامبدا شکل در مجرای همگرا-واگرا 101 112 949 10.22044/jsfm.2017.949 FA رضا کمالی استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران سید محمود موسوی دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران پروانه هوشیاری دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران اندیشه خانه‌زر دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران Journal Article 2016 04 20 In the present work, the shock train structure in a convergent-divergent nozzle investigated using large eddy simulation (LES) methodology based on different subgrid models, including Smagorinsky-Lilly (SL), Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity (WALE) and Algebraic Wall-Modeled LES (WMLES) as well as various analytical equations. For gaining a distinct illustration of shock-wave structures, shadowgraph contours are applied to analyze structures of fine flow. The simulated results are obtained at the same geometrical and boundary conditions used in the available experimental data to provide a rational validation. The results of different subgrid models are shown that the WMLES produces more accurate results than SL and WALE models. Thereupon, an investigation of the influence of convergency length and discontinuity of nozzle wall temperature on physics of flow for controlling the shock behavior is carried out. The results show that the minimum wall pressure as well as the maximum flow Mach number increase as the convergency length rises. In addition, by growth in discontinuous wall temperature, the minimum wall pressure and the maximum flow Mach number reduce. در کار حاضر، ساختار امواج ضربه‌ای رشته‌ای لامبدا شکل در یک مجرای همگرا-واگرا با به‌کارگیری رهیافت شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ بر اساس مدل‌های زیر شبکه‌ای مختلف از قبیل اسماگورینسکی لیلی، ادی-لزجت موضعی دیوار-تطبیق (WALE) و مدل جبری دیوار-مدل (WMLES) به‌صورت سه‌بعدی در نرم‌افزار فلوئنت و همچنین با استفاده از روابط تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از پژوهش حاضر مقایسه بین نتایج حاصل از مدل‌های زیر شبکه‌ای مختلف و نیز معرفی یک روش مناسب جهت پیش‌بینی رفتار و ساختار امواج رشته‌ای لامبدا شکل می‌باشد. در این راستا از روش انطباقی شبکه‌ها به‌صورت دینامیکی و مطالعه انباشتگی خطاها از رابطه تحلیلی سمیرنف و نیز به‌منظور پیش‌بینی ساختار و تعداد امواج لامبدا شکل از روش هدوگراف عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از به‌کارگیری مدل‌های زیر شبکه‌ای مختلف با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه و مشخص شد که مدل زیر شبکه‌ای WMLES با وجود استفاده از تعداد شبکه پایین‌تر و زمان کمتر برای انجام محاسبات از دقت بالاتری برخوردار است. پس از اطمینان از روش حل مورد استفاده به بررسی تغییرات در ساختار جریان تراکم‌پذیر موجود در هنگام تغییر در طول واگرایی مجرای همگرا واگرا و نیز اعمال پرش دمایی دیواره مجرا در منطقه‌ی تولید امواج رشته‌ای لامبدایی پرداخته شده است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش طول واگرایی مجرا، حداقل فشار دیواره کاهش و مقدار بیشینه ماخ جریان افزایش یافته و محل وقوع موج ضربه‌ای لامبدا شکل به سمت گلوگاه مجرا حرکت می‌کند. به علاوه، با افزایش دمای ناپیوسته دیواره مجرا مقدار کمینه فشار دیوار افزایش و حداکثر ماخ جریان کاهش می‌یابد. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_949_a6fbe6fc4e6739b1484f914caa06639f.pdf