در این مطالعه، تاثیرات استفاده از نازل اولیه همگرا بر عملکرد اجکتور هوای مورد استفاده در سیستم سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری (PEMFC) با روش عددی بررسی شده است. شبیه سازی با حل معادلات دوبعدی تراکم پذیر ناویراستوکس انجام پذیرفته است. به منظور تخمین شرایط آشفتگی جریان، از مدل بهره گرفته شده است. مقایسه بین نتایج محاسباتی و داده های تجربی چاپ شده در یک شرایط خاص عملیاتی برای پارامتر نرخ کشندگی، انطباق خوبی را نشان می دهد. اجکتور با نازل همگرا، بطور گسترده ای در علوم هوافضا، موتورهای جت و سیستم های سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری استفاده می شود. این نوع اجکتورها دارای مزیت های فراوانی همچون کاهش سر و صدای جت، جلوگیری از چگالش بخار آب موجود در اجکتور و بهبود عملکرد نازل های متداول همگرا-واگرا هستند. تاثیر همگرا شدن نازل اولیه بر روی شرایط جریان و عملکرد اجکتور در بخش های مختلف آن با توجه به کاربردها و مزیت های متعدد، در این مطالعه بررسی شده است. در این مطالعه، بر اساس کاربرد خاص اجکتور با نازل اولیه همگرا در سیستم سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری، بهبود و بهینه سازی عملکرد آن هدف تحقیق حاضر قرار گرفته است. بررسی های صورت گرفته بصورت جداگانه بر روی اجکتور با نازل اولیه همگرا-واگرا نیز اعمال شده و نتایج حاصل با حالت نازل همگرا مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که عملکرد اجکتور با تغییر ساختار نازل اولیه بهبود یافته است. این بهبود عملکرد به معنای استفاده بهینه از انرژی مصرفی موجود و افزایش مکش جریان ثانویه در فرآیند عملیاتی اجکتور است.

در این تحقیق باتوجه به اهمیت کنترل بردار پیشران نازل های اریب، اثرات تزریق ثانویه بر میزان انحراف جریان خروجی از نازل اریب همگرا-واگرا در شرایط فرا منبسط به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از سه نازل اریب با زاویه اریب 25، 45 و 65 درجه استفاده شده است. همچنین برای کنترل جهت جریان خروجی از نازل، یک مجرای همگرا برای تخلیه جریان ثانویه به صورت عمود بر راستای مرکزی نازل در موقعیت 0. 8 طول واگرای نازل نصب شده است. اثرات تغییر فشار سکون نازل اصلی و جریان ثانویه به همراه تغییر زاویه اریب نازل، پارامترهای اصلی مورد بررسی در این تحقیق می باشند. میزان انحراف جریان خروجی از نازل در شرایط مختلف از تصاویر سایه نگاری انجام شده، استخراج و نتایج آن ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که عملکرد نازل های اریب با زاویه اریب پایین همراه با تزریق ثانویه بسیار مناسب بوده و میزان کنترل جریان در نازل های اریب تا زاویه 45 درجه، بسیار مطلوب تر از نازل های با زاویه اریب بالا می باشد. با افزایش زاویه اریب، عملکرد نازل به شدت کاهش یافته، به طوری که میزان کاهش انحراف جریان در نازل اریب 45 درجه نسبت به نازل اریب 25 درجه نزدیک به 3 درصد بوده در حالی که این انحراف در نازل اریب 65 درجه تا 83 درصد کاهش یافته است.

تولید آنتروپی یک پارامتر کلیدی برای تعیین عوامل محدودکننده عملکردی در بسیاری از سیستم های مهندسی است. در تحقیق حاضر، شبیه سازی و تحلیل تزریق ثانویه سیال در نازل که برای کنترل بردار رانش استفاده می شود، از دیدگاه آنتروپی و اگزرژی انجام شده است. محاسبات مربوط به تولید آنتروپی و اگزرژی تخریبی با استفاده از کدنویسی انجام شده است. تزریق سیال ثانویه در نازل سبب تغییر زاویه بردار رانش می­شود. پارامترهایی همچون فشار ورودی، دبی تزریق، موقعیت تزریق و زاویه تزریق از مهم­ترین پارامترهای تغییر زاویه بردار رانش هستند. در این مقاله، حل به صورت دوبعدی و سه­بعدی انجام شده است. در حل دوبعدی، فاصله قرارگیری محل تزریق نسبت به طول بخش واگرا در نسبت­های 6/0 و 8/0 علاوه بر شوک مایل، دارای شوک جدایش نیز می باشند و در موقعیت تزریق 8/0، این شوک­ها از قدرت بیشتری برخوردار هستند. در موقعیت تزریق 3/0 و دبی تزریق 3 %، شوک مایل به دیواره مقابل نازل برخورد کرده است. بهینه­ترین زاویه تزریق، زاویه 120، به دلیل بیشترین انحراف انتخاب شد. در حل سه­بعدی، تزریق 6/6 % بیشترین مقدار انحراف بردار رانش را که برابر با 23/8 درجه می­باشد، نشان می­دهد. تغییر دو پارامتر آنتروپی­تولیدی و اگزرژی تخریبی نشان می­دهد که با تولید آنتروپی بیشتر، پایداری کاهش یافته و تخریب اگزرژی افزایش می­یابد. بعد از محل تزریق آنتروپی بسیار افزایش می یابد که در مراحل طراحی و ساخت نازل باید مدنظر قرار گیرد.

در این مقاله، حل عددی جریان تراکم پذیر، حدود صوت، گذرا، غیر لزج و دو فاز هوای مرطوب در نازل های همگرا-واگرا مورد مطالعه قرار گرفته است. برای انجام این کار، هر دو مدل ترمودینامیک تعادلی و غیر تعادلی با روش عددی ‏رو‏ در نظر گرفته شده و نتایج با هم مقایسه شده است. در مدل ترمودینامیک تعادلی حل عددی دارای دقت مرتبة سوم مکانی و دقت مرتبة دوم زمانی است اما در مدل ترمودینامیک غیر تعادلی، دقت مرتبه اول مکانی و دقت مرتبة دوم زمانی بکار گرفته شده است. برای جریان هوای مرطوب در ناحیه خشک، خواص اصلی فشار، دما و سرعت برون یابی شده، اما برای ‏ناحیه مرطوب (دو فاز)، کیفیت به جای فشار در مرز گره برون یابی شده است. در این تحقیق تأثیر هندسة نازل و شرایط سکون بر روی رطوبت خروجی از نازل و نرخ جوانه زایی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نرخ انبساط سطح نازل تقطیر زودتر رخ داده و همچنین نرخ جوانه زایی و رطوبت خروجی از نازل نیز افزایش می یابد. با وصف اینکه در مدل ترمودینامیک غیر تعادلی دقت مکانی مرتبه اول بکار گرفته شده است اما نتایج حاصل از این مدل تطابق بهتری با نتایج تجربی دارد.

این مقاله شامل بررسی و مقایسه روش های محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی در محفظه احتراق و در نازل همگرا-واگرا می باشد. به این منظور، ابتدا تاریخچه ای از روش های مختلف محاسبه ضریب انتقال حرارت جابجایی بیان شده و سپس جریان داخلی نازل به روش صریح مک-کورمک حل شده است. روش های بارتز، استانتون، پریکسورن و آدمی در بین روش های مطرح این حوزه انتخاب شده و با استفاده از CFD در نازل باتس (BATES) مقایسه شده است. در ادامه، در یک موتور سوخت جامد، با در نظر گرفتن پارامترهای جریان در محفظه موتور، ضریب انتقال حرارت جابجایی محاسبه و نشان داده شده که هر چه به سمت نازل حرکت شود، با افزایش سرعت، ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد. این بررسی نشان می دهد که ماکزیمم ضریب انتقال حرارت جابجایی در روش های تحلیلی در گلوگاه نازل اتفاق می افتد، در حالیکه آنالیز CFD نشان می دهد که حداکثر ضریب انتقال حرارت در بالادست نازل است. اگرچه CFD از دقت بالاتری برای محاسبه ضریب انتقال حرارت، نسبت به روش های تحلیلی، برخوردار است، اما نیازمند زمان محاسباتی بسیار است. بنابراین، در طراحی اولیه می توان از روش های تحلیلی به علت زمان محاسبات سریع استفاده نمود، به ویژه در گلوگاه. در نهایت، با بررسی انجام شده، نشان داده شد که راهکار ابتکاری ترکیب روش های آدمی و بارتز کمترین خطا را نسبت به CFD دارد.

در این پژوهش اثر یک برآمدگی استوانه ای شکل بر بردار پیشرانش یک جت مافوق صوت به عنوان یک روش جدید در کنترل بردار پیشرانش مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور یک نازل همگرا-واگرا طراحی و ساخته شد. این نازل به صورتی است که عدد ماخ اسمی خروجی آن در شرایط انبساط کامل 2 می باشد. دیواره این نازل برای اندازه گیری تغییرات فشار مجهز به سوراخ های فشار شده است. همچنین، در دیواره نازل مجرایی برای اعمال یک برآمدگی در درون نازل ایجاد شده است. از سنسورهای فشار برای اندازه گیری فشار و همچنین، از سیستم شلرین برای بررسی میدان جریان خروجی از نازل بهره برده شده است. فشار کل محفظه آرامش در تمام آزمایش ها ثابت بوده و در دو حالت برابر NPR=6. 6 و NPR=9 می باشد. برآمدگی هر مرحله در قسمت واگرای نازل در موقعیت X⁄ L=0. 6، 0. 7، 0. 8، 0. 9 و با میزان نفوذ ثابت H⁄ D* =0. 2 قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که با ااستفاده از برآمدگی می توان زاویه بردار تراست را کنترل نمود. همچنین، بهترین موقعیت برآمدگی در موقعیت X⁄ L=0. 9 می باشد که در این حالت زاویه بردار تراست به 3. 1 درجه می رسد. همچنین تغییر نسبت فشار نازل در موقعیت های نصب مختلف تاثیر متفاوتی بر زاویه بردار تراست و میزان افت تراست محوری دارد.

در این پژوهش اثر یک برآمدگی استوانه ای شکل بر بردار پیشرانش یک جت مافوق صوت به عنوان یک روش جدید در کنترل بردار پیشران مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور یک نازل همگرا-واگرا طراحی و ساخته شد. این نازل به صورتی است که عدد ماخ اسمی خروجی آن در شرایط انبساط کامل 2 می باشد. دیواره این نازل برای اندازه گیری تغییرات فشار مجهز به سوراخ های فشار شده است. همچنین، در دیواره نازل مجرایی برای اعمال یک برآمدگی در درون نازل ایجاد شده است. از سنسورهای فشار برای اندازه گیری فشار و همچنین، از سیستم شلرین برای بررسی میدان جریان خروجی از نازل بهره برده شده است. فشار کل محفظه آرامش در تمام آزمایش ها ثابت بوده و نسبت فشار نارل برابر 6/6 می باشد. از کد عددی سه بعدی و چند بلوکی برای مدل سازی جریان استفاده شده است. همچنین، از مدل آشفتگی کا اپسیلون آر ان جی برای مدلسازی جریان درون نازل استفاده شده است. از یک شبکه بی سازمان برای شبکه بندی درون نازل و محیط بیرون استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که عمق نفوذ برآمدگی در میدان جریان تأثیر چشمگیری بر میزان انحراف و حتی جهت انحراف جریان جت خارج شده از نازل همگرا-واگرا دارد. بیشترین میزان انحراف جریان جت خروجی از نازل برابر با 9/8 درجه بوده که در میزان نفوذ برآمدگی برابر با  اتفاق افتاده است. بعلاوه، این نتایج نشان می دهد که با افزایش میزان نفوذ برآمدگی در درون نازل، میزان پیشرانش محوری نازل اندکی کاهش یافته است.