Developing a predictive model for low-temperature Laval nozzles with applications in chemical kinetics

喷嘴 超音速 机械 湍流 马赫数 物理 喷射(流体) 计算流体力学 雷诺数 皮托管 航空航天工程 流量(数学) 机械工程 热力学 工程类
作者
L. Driver,Kevin M. Douglas,Daniel I. Lucas,Théo Guillaume,Julia H. Lehman,Nikil Kapur,Dwayne E. Heard,Gregory de Boer
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:36 (7) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0216622
摘要

Laval nozzles are used in the CRESU (“Cinétique de Réaction en Écoulement Supersonique Uniforme”) method to generate a collimated low temperature (5–200 K), low pressure (30–500 Pa), high Mach number (1 < M < 20) supersonic jet. Laval nozzles have been designed using the Method of Characteristics (MOC) since the development of CRESU, which is an analytical method that assumes inviscid, isentropic flow, and is routinely used to design nozzle profiles for a particular gas and temperature with a uniform shock free exit. This study aims to provide a robust computational framework to overcome the limitations of the MOC while also providing recommendations on the numerical model setup required to model a low-temperature supersonic jet. It also discusses the blockage effects when using the Pitot tube method for flow characterization, the influence of inlet turbulence and reservoir size. Numerical results are validated using two different experimental apparatuses from research groups at the University of Leeds and the University of Birmingham. Finally, a MATLAB framework was developed and has been provided as an open source toolbox to allow any user to perform computational fluid dynamics on any Laval nozzle, with the ability to change nozzle geometry, operating conditions and bath gas. The toolbox has been rigorously tested against many benchmark cases, which shows that steady-state Reynolds-averaged Navier–Stokes with the k-omega-shear stress transport turbulence model can be used to accurately predict global quantities, such as average temperature in the stable region of the supersonic jet.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
yuliuism发布了新的文献求助10
刚刚
大个应助有点意思采纳,获得10
刚刚
bkagyin应助火星上早晨采纳,获得10
刚刚
MINGXING发布了新的文献求助10
1秒前
gh应助怪兽采纳,获得10
1秒前
二十一日发布了新的文献求助10
1秒前
NexusExplorer应助星辰采纳,获得30
2秒前
Meishi发布了新的文献求助10
2秒前
Timeflies发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
Owen应助细腻靖易采纳,获得10
3秒前
漪涙应助ZovF1314采纳,获得10
4秒前
Lin发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
火星上的天亦应助ak24765采纳,获得10
5秒前
哈哈哈完成签到,获得积分10
6秒前
谓风完成签到,获得积分10
7秒前
11发布了新的文献求助10
7秒前
桐桐应助乐观千凝采纳,获得10
7秒前
Vaibhav完成签到,获得积分10
7秒前
MINGXING完成签到,获得积分10
8秒前
该吃饭了完成签到,获得积分20
8秒前
9秒前
dmm发布了新的文献求助80
9秒前
9秒前
10秒前
发顺丰发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
搜集达人应助ll采纳,获得10
11秒前
11秒前
152455完成签到 ,获得积分10
11秒前
斯文败类应助正直黑夜采纳,获得10
12秒前
11发布了新的文献求助10
12秒前
三金完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
13秒前
小陈完成签到,获得积分10
13秒前
Lucas应助段智瀚采纳,获得10
13秒前
星辰发布了新的文献求助30
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6438993
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8253083
关于积分的说明 17564402
捐赠科研通 5497197
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2899192
邀请新用户注册赠送积分活动 1875829
关于科研通互助平台的介绍 1716551