اتمیزاسیون مناسب و یکنواخت سوخت و اکسید کننده از طریق انژکتور در صفحه انژکتور، احتراق پایدار و موثری در محفظه احتراق ایجاد می‌کند که افزایش نیروی تراست و کارایی موشک را به دنبال دارد. توجه به قلب موتور موشک یعنی محفظه احتراق و انژکتور سبب می‌شود که در مصرف سوخت صرفه‌­جویی و آلودگی کمتر شده و نیروی تراست مناسبی ایجاد گردد. عملکرد صحیح انژکتور از ملزومات داشتن یک احتراق پایدار است. لذا انتخاب انژکتوری که در پاشش و اتمیزاسیون با کیفیت‌ بهتر عمل می‌کند و دارای توزیع یکنواخت‌تر است ضرورت دارد. در این پایان‌نامه یک انژکتور خاص مورد مطالعه قرار گرفته و جریان پاشش خروجی از آن شبیه سازی و با نتایج تجربی صحت سنجی شده است. برای مدلسازی پاشش خروجی از انژکتور یک حجم کنترل با ابعادی که تمام چتر پاشش را در بر می‌گیرد در نرم افزار Ansys طراحی و شبکه بندی شد؛ سپس با استفاده از دیدگاه اولری– لاگرانژی و روش DPM در نرم‌افزار Fluent ( فلوینت ) چتر پاشش شبیه سازی گردید. در شبیه سازی به بررسی اثر قطر نازل و  اثر پارامتر‌های پاشش مانند سرعت هوا، سرعت مایع، ویسکوزیته و کشش سطحی بر کاهش قطر ساتر پرداخته شد. افزایش سرعت آب در صورتی که پاشش در محدوده رژیم اتمیزاسیون قرار گرفته باشد و همچنین افزایش سرعت هوا، کاهش قطر ذرات را در پی دارد. همچنین کاهش دهانه نازل انژکتور در محدوده بالاتر از حد بهینه، سبب کاهش قطر قطرات می‌گردد. اثر کاهش کشش سطحی برای سیالات با لزجت پایین روی قطر ساتر همان اثری را دارد که کاهش ویسکوزیته برای سیالات با لزجت کم روی این قطر دارد؛ یعنی قطر ساتر کاهش پیدا می‌‌کند.

توضیحات بیشتر

بطور کلی دو روش حل برای محاسبه عددی جریان‌های چند فازی وجود دارد :

 1) راه حل اولری - اولری 2) راه حل اولری - لاگرانژی.

در روش اولری – اولری معادلات فاز گسسته همانند فاز سیال شبیه‌سازی می‌شوند. در این مدل معادلات حاکم بر جریان دو‌ فار در یک سیستم مختصات اولری بیان می‌شوند و سپس معادلات حاکم بر فاز گسسته نظیر معادلات حاکم بر فاز سیال به‌طور مجزا حل می‌شود. فاز گسسته به حجم کنترل‌هایی مجزا تقسیم شده که در هر کدام مقداری از ذرات وجود دارند.

سپس با استخراج معادلات انتگرالی جرم و مومنتم خطی و با احتساب تمامی اثرات دینامیکی سیال پیوسته روی ذرات، فاز گسسته نیز مانند فاز پیوسته حل می‌گردد. مدل‌های VOF، مخلوط ، اولری  زیرشاخه‌های این مدل در نرم‌افزار فلوئنت می‌باشند.

در دیدگاه لاگرانژی فاز گسسته ذرات به‌طور مجزا با حل معادلات دیفرانسیلی حاکم بر دینامیک هر ذره ردیابی شده و نهایتاً مولفه‌های سینماتیکی در تمام لحظات حل به‌دست می‌آید. 

آنچه در این شبیه سازی خواهید آموخت:

1- نحوه حل معادلات ناویر-استوکس به روش حجم محدود برای فاز پیوسته

2- نحوه حل معادلات حرکت برای قطرات (فاز گسسته)

3- نحوه ایجاد هندسه مسئله

4- نحوه شبکه بندی برای حجم کنترل استوانه ای

5- نحوه اعمال شرط مرزی در مرزهای مسئله برای فاز پیوسته و گسسته در نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) 

6- تاثیر سرعت سوخت، گاز، قطر نازل و نوع سیال بر قطر ساتر

نکات و الزامات:

1- این  برنامه صرفا در نسخه های ansys15 به بالا قابل اجرا است.

2- خروجی ها در همه نسخه های Tecplot قابل مشاهده است.

3- آشنایی اولیه با CFD و مفاهیمی مانند  Upwind Method، pressure-based solver    

4- آشنایی با مدل سازی دوفاز در نرم افزار FLUENT ( فلوئنت ) 

برای آشنایی با نرم افزار Fluent  می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم افزار Fluent از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک می باشد که بسیاری از دانشجویان با استفاده از نرم افزار Fluent  به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم افزار Fluent

- آموزش نصب نرم افزار Fluent