Dòng chảy trong kênh được điều khiển bởi bơm hoặc hút với các bức tường mở rộng hoặc co lại

ZAMM Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik - Tập 83 Số 3 - Trang 181-196 - 2003
Joseph Majdalani1, Caijin Zhou1
1Marquette University, Milwaukee, WI 53233, USA

Tóm tắt

Abstract

Trong bài báo này, chúng tôi xem xét dòng chảy laminar không nén trong một kênh xốp với các bức tường mở rộng hoặc co lại. Trong khi đầu vào được đóng bởi một màng đàn hồi, đầu ra hạ lưu để mở. Đối với việc tiêm hoặc hút đồng đều dọc theo các bức tường xốp mở rộng đồng nhất, các phương trình Navier-Stokes được giảm về một phương trình vi phân thường phi tuyến duy nhất. Phương trình này được thu được thông qua các biến đổi giống nhau trong cả thời gian và không gian. Phương trình kết quả sau đó được giải cả về mặt số và asymptotic, sử dụng nhiễu loạn trong số Reynolds của dòng chảy chéo R. Hai phương pháp riêng biệt được trình bày cho mỗi trường hợp tiêm và hút. Đối với trường hợp tiêm lớn, phương trình điều khiển được tích phân trước và phương trình vi phân bậc ba kết quả được giải bằng phương pháp biến đổi các tham số. Đối với trường hợp hút lớn, phương trình điều khiển được đơn giản hóa gần tường và sau đó được giải bằng các xấp xỉ liên tiếp. Kết quả được tương quan và so sánh cho các biến thể trong R và tỷ lệ mở rộng bức tường không không giúp α. Đối với dòng chảy do tiêm gây ra, giải pháp asymptotic trở nên chính xác hơn khi R/α được tăng. Sai lệch của nó từ hình dạng sin thông thường phát sinh trong các kênh không mở rộng trở nên ít quan trọng hơn khi R tăng dần. Đối với dòng chảy do hút gây ra, sự co lại nhanh hơn của tường làm tăng số Reynolds hiệu quả - (α+R), dẫn đến các xấp xỉ chính xác hơn. Đối với cùng một giá trị tuyệt đối của R, xấp xỉ dòng chảy hút thường chính xác hơn trong hai trường hợp và ít nhạy cảm hơn với các biến thể trong α. Khi - (α+R) tăng, profile hút tiếp cận hình dạng tuyến tính mà dự kiến trong các kênh không mở rộng. So với dòng chảy do tiêm gây ra, dòng chảy hút được đặc trưng bởi độ chính xác cải thiện, sự quán tính xoay dòng chảy sắc nét hơn, và độ cắt lớn hơn.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1063/1.1721476

10.1098/rspa.1956.0050

10.1063/1.1722355

10.1017/S0001925900003565

10.1063/1.1722024

10.1017/S0001925900010908

10.1017/S002211206000133X

10.1093/qjmam/21.4.413

Morduchow M., 1957, Quart. J. Appl. Math., 14, 361, 10.1090/qam/83319

White jr F.M., 1958, Trans. ASME: J. Appl. Mech. E, 25, 613, 10.1115/1.4011881

10.1007/BF01593923

10.1017/S0022112091000010

10.1023/A:1004824527547

10.1016/0169-5983(88)90021-4

10.1093/qjmam/44.1.105

10.1017/S0022112090002051

10.1017/S0956792500000607

10.1098/rspa.1997.0040

10.4310/MAA.1994.v1.n2.a5

10.1137/S0036141096297704

Varapaev V.N., 1969, Fluid Dyn. (Izv. AN SSSR. MZhG), 4, 91

10.1115/1.3423479

10.1093/qjmam/28.3.341

10.1007/BF01012958

10.1063/1.864735

10.1063/1.864736

10.1007/BF01535424

10.1137/0134042

10.1137/0147035

10.1137/0523010

10.1093/imamat/49.2.139

S.ApteandV.YangEffect of acoustic oscillation on flow development in a simulated nozzleless rocket motor. In: Solid Propellant Chemistry Combustion and Motor Interior Ballistics edited by V. Yang T. B. Brill and W.‐Z. Ren Washington DC 2000 pp. 791‐822

Y.LeeandR.A.Beddini Acoustically‐induced turbulent transition in solid propellant rocket chamber flowfields AIAA Paper 99‐2508 1999

Y.LeeandR.A.Beddini: Effect of solid rocket chamber pressure on acoustically‐induced turbulent transition AIAA Paper 2000‐3802 2000

G.A.FlandroandJ.Majdalani Aeroacoustic instability in rockets AIAA Paper 2001‐3868 2001

10.1098/rspa.2000.0579

T.L.Jackson J.Buckmaster M.Campbell S.Kochevets andL.Massa: The burning of 3D random‐pack heterogeneous propellants AIAA Paper 2001‐3952 2001

J.Buckmaster T.L.Jackson andM.Ulrich Numerical modeling of heterogeneous propellant combustion AIAA Paper 2001‐3579 2001

10.1007/BF00042729

10.1006/jsvi.2000.2920

10.2514/3.23381

10.1115/1.2930141

J.C.Traineau P.Hervat andP.Kuentzmann Cold‐flow simulation of a two‐dimensional nozzleless solid‐rocket motor AIAA Paper 86‐1447 1986

G.Avalon G.Casalis andJ.Griffond Flow instabilities and acoustic resonance of channels with wall injection AIAA Paper 98‐3218 1998

10.1063/1.869770

10.1063/1.870323

10.1063/1.1367869

S.ApteandV.Yang Effects of acoustic oscillations on turbulent flowfield in a porous chamber with surface transpiration AIAA Paper 98‐3219 1998

10.2514/3.23886

10.2514/2.5295

10.1017/S0022112077000718

Goto M., 1990, Trans. Japan Soc. Aeronaut. Space Sci., 33, 14

10.1021/i160035a033

10.1115/1.3408822

10.1115/1.3424507

10.1093/qjmam/26.3.347

Thông tin
Thông tin xuất bản

ZAMM Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik

Tập 83 Số 3

181-196

Thông tin tác giả