Estructuras de choque utilizando las ecuaciones de OBurnett en combinación con la conjetura de Holian
Autores: Jadhav, Ravi Sudam; Agrawal, Amit
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estructuras de choque utilizando las ecuaciones de OBurnett en combinación con la conjetura de Holian
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Problema de flujo de onda de choque normal
Ecuaciones de OBurnett
Conjetura de Holian
Consistencia termodinámica
Trayectoria heteroclínica
Estructuras de choque suaves
Licencia
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En el presente trabajo, estudiamos el problema del flujo de onda de choque normal utilizando una combinación de las ecuaciones de OBurnett y la conjetura de Holian. Los resultados numéricos de las ecuaciones de OBurnett para choques normales establecieron varios aspectos fundamentales de las ecuaciones, como la consistencia termodinámica de las ecuaciones y la existencia de la trayectoria heteroclínica y estructuras de choque suaves en todos los números de Mach. Se encontró que los perfiles de choque para las variables del campo hidrodinámico estaban en acuerdo cuantitativo con los resultados de la simulación directa de Monte Carlo (DSMC) en la región aguas arriba, mientras que se deseaba una mejora adicional en la región aguas abajo del choque. Para la discrepancia en la región aguas abajo, conjeturamos que la relación viscosidad-temperatura (proporcional a T) necesita ser modificada para lograr una mayor disipación y así alcanzar un mejor acuerdo con los resultados de referencia en la región aguas abajo. En este sentido, examinamos la conjetura de Holian (HC), en la cual los coeficientes de transporte (viscosidad absoluta y conductividad térmica) se evalúan utilizando la temperatura en la dirección de la propagación del choque en lugar de la temperatura promedio. Los resultados de la teoría modificada (OBurnett + HC) se comparan con los resultados de referencia y encontramos que la teoría modificada mejora los resultados de OBurnett, especialmente en el caso del perfil de choque de flujo de calor. Encontramos que la ganancia de precisión es marginal a números de Mach más bajos, mientras que los perfiles de choque se describen mejor utilizando la teoría modificada en el caso de choques fuertes.
Descripción
En el presente trabajo, estudiamos el problema del flujo de onda de choque normal utilizando una combinación de las ecuaciones de OBurnett y la conjetura de Holian. Los resultados numéricos de las ecuaciones de OBurnett para choques normales establecieron varios aspectos fundamentales de las ecuaciones, como la consistencia termodinámica de las ecuaciones y la existencia de la trayectoria heteroclínica y estructuras de choque suaves en todos los números de Mach. Se encontró que los perfiles de choque para las variables del campo hidrodinámico estaban en acuerdo cuantitativo con los resultados de la simulación directa de Monte Carlo (DSMC) en la región aguas arriba, mientras que se deseaba una mejora adicional en la región aguas abajo del choque. Para la discrepancia en la región aguas abajo, conjeturamos que la relación viscosidad-temperatura (proporcional a T) necesita ser modificada para lograr una mayor disipación y así alcanzar un mejor acuerdo con los resultados de referencia en la región aguas abajo. En este sentido, examinamos la conjetura de Holian (HC), en la cual los coeficientes de transporte (viscosidad absoluta y conductividad térmica) se evalúan utilizando la temperatura en la dirección de la propagación del choque en lugar de la temperatura promedio. Los resultados de la teoría modificada (OBurnett + HC) se comparan con los resultados de referencia y encontramos que la teoría modificada mejora los resultados de OBurnett, especialmente en el caso del perfil de choque de flujo de calor. Encontramos que la ganancia de precisión es marginal a números de Mach más bajos, mientras que los perfiles de choque se describen mejor utilizando la teoría modificada en el caso de choques fuertes.