جدید: دفاعیه دکتری
دفاعیه پایان نامه جناب آقای مسعود سهامی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "مدل‌سازی چگالش گازهای چند‌جزئی در جریان‌های پر‌سرعت" در تاریخ  ۱۴۰۳/۰۴/۱۲  ساعت   ۱۴:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

پدیده چگالش همگن در جریان‌های منبسط شونده پرسرعت در تجهیزات صنعتی متعددی، مانند طبقات آخر توربین‌های بخار، جداسازهای فراصوت و رانشگرها رخ می‌دهد. در اثر کاهش دما و فشار در نازل‌های این تجهیزات، شرایط رخداد چگالش و تشکیل قطرات مایع در جریان‌های پرسرعت فراهم می‌شود. به دلیل پیچیده بودن سینتیک تشکیل و رشد قطرات، مدل‌سازی این پدیده در جریان‌های پرسرعت چندجزئی یک مسئله پیچیده و کاربردی‌ است. بسیاری از مطالعات پیشین، محدود به فرض‌های جریان گازهای ایده‌آل و رخداد تعادلی پدیده چگالش بوده‌اند که از لحاظ شرایط ترمودینامیکی حاکم، کاملا بر این پدیده منطبق نمی‌باشند. بنابراین لازم است که ضمن حذف فرضیات فوق، اثر این پدیده بر پارامترهای هدف در راستای بهبود عملکرد نازل در کاربردهای مختلف مطالعه شود. تعیین محل وقوع چگالش در جریان و همچنین مطالعه فیزیک رشد قطرات بر اساس شرایط هندسی و ترمودینامیکی ورودی نازل‌ها، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در حین وقوع چگالش غیر‌تعادلی، در اثر آزاد شدن گرمای نهان حاصل از تغییر فاز، دما و فشار جریان در اثر وقوع یک شوک چگالشی افزایش می‌یابد که بر ترمودینامیک جریان و عملکرد نازل‌ها اثر گذار است. در این رساله اثرات رخداد چگالش غیر‌تعادلی در جریان‎های منبسط شونده بر عملکرد نازل‌های همگرا-واگرا با تمرکز بر بهبود عملکرد پیشرانشی و جداسازی مطالعه شده است. برای این منظور ابتدا معادلات کوپل شده دینامیک گاز، مدل‌های جوانه‌زنی و رشد قطرات در جریان‌های منبسط شونده تک‌جزئی به صورت یک‌بعدی معرفی شده‌اند. سپس از طریق تعمیم معادلات حاکم بر جریان گاز دو‌جزئی، پدیده‌ی چگالش در جریان محصولات تجزیه پیشرانه هیدروژن پراکسید مدل‌سازی عددی شده است. برای افزایش دقت مدل، به ویژه در فشارهای ورودی زیاد، از معادلات حالت گاز واقعی در تعیین خواص و حالت مخلوط‌های گازی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که عبور حالت از خط اشباع جزء چگالا و تشکیل قطرات در حین انبساط جریان در بخش واگرای نازل باعث بهبود پارامترهای پیشرانشی، مانند ضریب پیشرانش، تا حدود %‌۶ نسبت به حالت خشک می‌شود. به دلیل رشد کم قطرات در رژیم مولکولی آزاد، چگالش غیرتعادلی تا انتهای نازل رانشگر ادامه می‌یابد. افزایش طول نازل منجر به نانو قطرات بزرگ‌تر، کسر جرمی مایع بیشتر تا %۴ و انتقال نقطه ویلسون به بخش‌های بالادست در نازل می‌شود. در ادامه با تعمیم مدل رشد قطره به یک مدل چند قطری جدید برای یک جریان چند‌جزئی، مسئله وقوع چگالش در محصولات احتراق منبسط شونده گاز دودکش مورد مطالعه قرار گرفته شده است. در این مسئله نشان داده شده است که تقویت جریان با هیدروژن می‌تواند از طریق افزایش ظرفیت حرارتی گاز حامل برای جذب گرمای نهان در حین رشد قطرات، بر محدودیت بازدهی مایع‌سازی جداسازها غلبه کند و باعث افزایش اندازه قطرات خروجی و بازدهی مایع‌سازی نازل شود. در یک مورد خاص این افزایش به ترتیب، تا حدود ۱.۳ و ۱.۵ برآورد شده است.

واژه‌های کلیدی:  جریان چندجزئی، شوک چگالشی، جوانه‌زنی، رشد قطره، ضریب پیشرانش نازل، جداساز فراصوت CO۲