مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی جریان و مکانیزم تولید حرارت در یک لوله تشدید هارتمن- اسپرنجر

نویسندگان
1 عضو هیأت علمی / دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 دانشجوی دکتری / دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
لوله تشدید هارتمن-اسپرنجر دستگاهی است که در آن یک جت فرومنبسط وارد لوله‌ای با انتهای بسته می‌شود که در فاصله‌ای مشخص از دهانه خروجی نازل قرار دارد. با توجه به بسته بودن انتهای لوله و تداوم جریان جت، تحت شرایط خاصی این جریان می‌تواند منجر به تولید حرارت و افزایش دمای قابل توجه در گازِ به دام افتاده داخل لوله شود. پژوهش حاضر به تحلیل عددی جریان در فازهای مختلف فرآیند نوسانی در یک لوله تشدید نمونه می‌پردازد. روش کار بدین ترتیب است که ابتدا با توجه به شناخت فیزیکی از مسأله، مدل عددی مناسب تولید شده و سپس با انجام مراحل حل عددی، نتایج حاصله در بخش‌های مختلف جریان مورد تحلیل قرار می‌گیرند. نتایج این تحلیل‌ها تطابق قابل قبولی با آزمایشات انجام شده دارد. نتایج نشان می‌دهد که فرآیند از دو بخش گذرا و شبه پایدار تشکیل شده است. در بخش گذرای جریان، تغییرات به مراتب شدیدتر از بخش شبه دائم است. میزان تولید و اتلاف حرارت در هر یک از این دو بخش با دیگری متفاوت است. در مجموع عامل اصلی تولید حرارت، عبور موج ‌های تراکمی از نقاط درون لوله تشدید است که به طور دوره‌ای تکرار می‌شوند. همچنین مکانیزم اصلی اتلاف حرارت، جابجایی جرم و انتقال حرارت از دیواره‌های لوله است. تحلیل‌های انجام گرفته منجر به افزایش آگاهی از مکانیزم جریان و تولید حرارت درون لوله تشدید هارتمن-اسپرنجر شده و ابهامات موجود را کاهش می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical analysis of flow and heat generation mechanism in a Hartmann-Sprenger resonance tube

نویسندگان English

Hassan karimi 1
Babak Afzali 2
1 Faculty of Khajeh Nasir University of Technology
2 PHD Candidate / Khajeh Nasir University of Technology
چکیده English

Hartmann-Sprenger tube is a device in which an under-expanded jet enters a closed-end tube which is placed in a specific distance from the nozzle. Because the tube is closed at its end and the jet flow continues, the oscillating flow could produce an intensive heat in the taped gas inside the tube. The present study focuses on the numerical analysis of the flow in various phases of the oscillatory process in a sample resonance tube. First, the numerical model is generated with respect to the physical knowledge of the problem. Then, the problem is solved numerically and the results will be discussed in various steps of the process. Numerical results are in good agreement with the experiments. The analysis shows that the process consists of two major phases; the transient flow and semi-steady flow. In the transient phase, the changes are more violent than the second phase. On the other hand, the amount of heat generation and dissipation is different in these two phases. In Fact, the most important factor in the heat generation process is the compression waves passing through the points inside the tube; which is repeated periodically. Also, the main mechanisms for heat dissipation in the tube are the mass displacement and the heat transfer from the walls. Finally, the flow analysis will lead to increasing the insight for the flow and heat generation mechanism in a Hartmann-Sprenger tube and decreasing the uncertainties.

کلیدواژه‌ها English

Hartmann-Sprenger Tube
Intensive Heat Generation
Compression Waves
Resonance Tube