طراحی و شبیه سازی عددی جریان داخلی آبپاش شیشه شوی کابین هواپیما

در کار حاضر مسیر جریان داخل آبپاش هواپیما طراحی و با یک کد عددی تجاری شبیه سازی شد . هدف از این طراحی دستیابی به توزیع و پخش مطلوب جریان می باشد . طراحی مسیر مناسب جریان داخلی به دلیل ناپایداری جریان داخل آبپاش در اثر نوسانات نازل ضروری است . سرعت سیال در داخل آبپاش توسط یک نازل شوینده افزایش می یابد. جریان با گذر از نازل به رشته های سیال و نهایتاً قطرات سیال به شیشه کابین اسپری می شود . به دلیل جلوگیری از یخ زدگی سیال در اثر سکون لایه مرزی جریان خروجی روی دیواره ها، سطح مقطع دهانه خروجی جریان در مقایسه با نازل بزرگتر طراحی شد. در سیستم طراحی شده، جریان به وسیله یک پمپ با دبی مشخصی ( 0/035کیلوگرم بر ثانیه) به داخل آبپاش فرستاده شده و با عبور از یک زانوی 90 درجه به صفحه نازل وارد می گردد. با توجه به نوسانات موجود و وابستگی حل به زمان، جریان تراکم ناپذیر به صورت ناپایا حل شد . مسئله با استفاده از مدل توربولانس ε k - استاندارد با حالت تابع دیواره استاندارد و رفتار دیواره بهبود یافته حل شده و اثرات سه بعدی و غیر دائم جریان جت در آن ناحیه باعث سه بعدی و پریودیک شدن فشار سیال شده است . نتایج نشان می دهد که گام زمانی مناسب Δt =0.0002 ثانیه است. شبکه مورد استفاده با y+ مناسب، دارای تعداد 1500000 حجم کنترل می باشد . نتایج به دست آمده حاکی از آ ن است که سرعت خروجی سیال از آبپاش در اثر تغییرات فشار سیال بین 21 تا 23 متر بر ثانیه تغییر می کند. شبیه سازی عددی جریان طراحی شده نشان می دهد، قسمتی از جریان ورودی، از دو طرف آن جدا شده و دو جریان گردابه ای ایجاد می نمایند که این محدوده، حفره گردابه نام گر فته است . به دلیل وجود اثرات ناپایداری جت، یکی از گردابه ها تقویت و رشد می کند . این گردابه، بر دیگری چیره شده و مسیر مستقیم جریان را به طرف دیگر منحرف می نماید . بنابراین گردابه به طرف نازل خروجی حرکت کرده و مسیر برگشت طراحی شده، گردابه را دمپ و میرا نموده به مسیر اصلی جریان باز میگرداند. در این حین گردابه دیگر رشد نموده تا مسیر جریان را به سمت دیگر منحرف کند . نهایتاً این نواسانات، مسیر جریان را با فرکانسی در حدود 139 هرتز تغییر داده که این تغییرات در اثر نوسانات فشار رخ می دهد. همچنین عدد رینولدز جریان در حفره گردابه به محدوده جریان مغشوش نزدیک است . در صورتیکه عدد رینولدز جریان در مسیر برگشت در محدوده جریان آرام قرار دارد . در نتیجه، مسیر طراحی شده جریان، علاوه بر تأمین سرعت خروجی سیال توانسته ناپایداری های جریان جت را کاهش داده و گردابه های ایجاد شده به میزان قابل توجهی میرا نماید.

Keywords:

نازل شوینده , توربولانس , نوسان , ناپایداری , گردابه