طراحی گرمکن بستر سرامیکی دما بالا برای تونل باد ابرصوتی

یکی از گلوگاههای طراحی تونل باد ابرصوتی، طراحی گرمکن آن میباشد. هدف از انجام این پژوهش، طراحی گرمکن بستر سرامیکی در دمای ۱۸۰۰ کلوین برای جلوگیری از میعان هوا در تونل باد ابرصوتیمیباشد. برای طراحی اولیه گرمکن، از طریق یک کد مهندسی غیر لزج روابط حاکم بر جریان سیال و انتقال حرارت حل میشود. این کد با دریافت خواص فیزیکی ثابت و ترمودینامیکی سیال و جامد، ابعاد هندسی بستر و توزیع دمای دیواره، مقدار دمای هوای خروجی گذرا را تخمین میزند. به همین دلیل، طراحی نهایی گرمکن از طریق حل عددی معادلات ناویراستوکس، انرژی و مدل توربولانسی SST K-ω با حلگر نوع فشار پایه کاپلد با دقت مرتبه دوم انجام گردید. نتایج عددی بهدستآمده از این روش انطباق خوبی با نتایج تجربی دارد. از طریق تحلیل پارامتری، طرحهای مختلفی برای یافتن یک بستر گرمکن مناسب مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای موردبررسی شامل ارتفاع، قطر و تخلخل بستر و قطر سوراخها میباشد. نتایج نشان میدهد که قطر سوراخ، قطر بستر و سپس ارتفاع و تخلخل مهمترین پارامترها در طراحی بستر گرمکن بوده و به ترتیب تاثیر بیشتری بر مقدار دمای هوای خروجی و مدتزمان اجرا آزمون دارند. بهطوریکه افزایش یا کاهش ۱۴ درصدی هریک به ترتیب باعث افزایش ۶۱، ۵۱، ۲۸ و ۸ درصدی مدتزمان اجرا و ۶، ۳، ۲ و ۸/۱ درصدی دمای هوای خروجی میشود. همچنین قطر سوراخ و تخلخل بستر گرمکن، دو پارامترهای مهم در تعیین ابعاد بستر گرمکن میباشند. درنهایت با استفاده از این نتایج طرح اولیه به یک طرح نهایی با ابعاد قطر بستر ۴۵/۰ متر، ارتفاع ۷/۱ متر، قطر سوراخ ۳ میلیمتر و تخلخل ۲۵۱۲/۰ اصلاح شد.

کلیدواژه ها:

گرمکن بستر سرامیکی ، تونل باد ابرصوتی ، گرمکنهای دما بالا ، چگالش هوا در تونل بادهای ابرصوتی