Simulation numérique de l’écoulement supersonique compressible pour un gaz parfait dans une tuyère convergente-divergente monodimensionnel

Abstract

La prédiction des valeurs de nombre de Mach, de vitesse, de pression, de densité et de température dans un écoulement de fluide est importante pour de nombreux système industriels à savoir l’étude des performances des éoliennes, des aubages de turbomachines, des ailes d’avions et des hélices propulsives. Les variations aléatoires de ces valeurs sollicitent les structures et peuvent avoir une influence néfaste sur ces dernières, en particulier la fatigue du matériau utilisé. Il est donc important de connaître ces valeurs qui sont à l’origine de ces phénomènes. Les écoulements considérés sont souvent de nature complexe à cause de présente de ces phénomènes (la turbulence, les ondes de choc, phénomènes de décollement de couches limites…etc.). Dans ce travail, on s’intéresse à la simulation numérique de l’écoulement supersonique compressible pour un gaz parfait dans une tuyère convergente-divergente monodimensionnel pour étudier les causes du phénomène d’onde de choc droite. La simulation numérique de l’écoulement est réalisée à l’aide du logiciel de calcul et programmation MATLAB à partir des équations de la dynamique des gaz. Les résultats obtenus ont été satisfaisants, en les comparants avec les résultats qui trouvée dan les références qui on utilise dans ce travail. التنبؤ بعدد ماخ والسرعة والضغط والكثافة و تعتبر درجة الحرارة في تدفق السوائل مهمة للعديد من الأنظمة الصناعية، وهي دراسة أداء توربينات الرياح، وشفرات الآلات التوربينية، أجنحة الطائرة والمراوح. الاختلافات العشوائية في هذه القيم إجهاد الهياكل ويمكن أن يكون لها تأثير ضار عليها، على وجه الخصوص التعب من المواد المستخدمة. ولذلك من المهم معرفة هذه القيم وهي أصل هذه الظواهر. غالبًا ما تكون التدفقات قيد النظر ذات طبيعة معقدة السبب الحالي لهذه الظواهر (الاضطراب، موجات الصدمة، فصل الطبقات الحدودية...الخ). في هذا العمل، نحن مهتمون بالمحاكاة العددية للتدفق الأسرع من الصوت قابل للضغط للغاز المثالي في فوهة متقاربة ومتباعدة أحادية البعد لدراسة أسباب ظاهرة موجة الصدمة الصحيحة. يتم إجراء المحاكاة العددية للتدفق باستخدام برامج الحساب و برمجة MATLAB على أساس معادلات ديناميكيات الغاز. وكانت النتائج التي تم الحصول عليها مرضية بالمقارنة مع النتائج التي تم الحصول عليها وجدت في المراجع المستخدمة في هذا العمل.