Characterization and Analysis of Supersonic Flow Through De Laval Nozzles at Varied Design Conditions
Notice bibliographique
Résumé
A combined numerical and experimental investigation of supersonic planar nozzles under different design conditions has been conducted. Supersonic planar nozzles are common geometries observed in supersonic wind tunnels and aircraft or rocket engines. For the important role they play in wind tunnel testing and aircraft propulsion, it is important to conduct a thorough numerical and experimental study to characterize their performance at different operating conditions. In this study, a de Laval nozzle was scanned to extract its contours and subsequently modeled to compare analytical and numerical performance expectations under design and off-design conditions. The nozzle was then installed in a supersonic blowdown wind tunnel to experimentally validate predicted effects of varying chamber pressure on nozzle performance, particularly within the overexpanded regime. Quantitative data in the form of wall pressure measurements and flow visualization via schlieren imaging were collected. The investigation uncovered distinctive characteristics of overexpanded flow in planar nozzles, including internal separation and a well-defined shock structure. Decreasing the operating nozzle pressure ratio led to increased separation shock strength and more significant effects of overexpansion on nozzle performance and thrust capability. The shock interactions with the separated shear layer were evident, and downstream propagation of wave phenomena in the jet flow were observed. The design condition was simulated numerically, and while supersonic flow was present throughout the nozzle, some shocks were present in the nozzle flow leading to nonuniformities in the flowfield. To ensure reliable attainment of uniform design conditions, new nozzles with differing area ratios were designed and computationally validated. Three-dimensional numerical analysis ensured alignment with design requirements, including uniform core flow, minimal crossflow, and suitable turbulent boundary layer development. Nozzles have been developed for Mach 2 and 3 flow with the intent of creating a suitable test environment and studying these nozzle flows under design conditions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,017 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».