非轴对称喷嘴数值模拟：新设计方法与低温流体特性研究

非轴对称收敛喷嘴的数值模拟与设计方法是一篇发表于《工程科学与技术》国际期刊22卷第294期的研究论文，由Manoj Kumar、R.K. Sahoo和S.K. Behra三位作者合作完成，来自印度NIT Rourkela。该研究聚焦于非对称喷管的流体流动和热特性，特别是在中低压氦气环境下的数值模拟。 文章的核心内容是介绍了一种创新的喷嘴设计方法，采用曲线拟合技术，结合上表面和下表面的五阶和三阶多项式，以便优化喷嘴性能。数值模拟采用ANSYS CFX®这样的商业计算流体动力学工具进行，以确保精确性和可靠性。为了验证模拟结果的准确性，研究者首先进行了网格独立性测试，并通过与实验数据的对比，确认了数值模拟在低温气体（如氦气）流动中的有效性。 深入研究部分，文章探讨了氮气和氦气在不同入口压力和温度条件下喷嘴内部的流体流动特性，重点分析了流体的流动模式、压力分布、速度变化以及普朗特数等参数，这些分析有助于更好地理解和优化设计。这种设计特别适用于透平膨胀机中的小反动度冲击式透平，能显著减少流动损失并实现紧凑的结构。 此外，论文还提到低温气体在多个领域的广泛应用，如火箭推进、航空航天、超导设备和工业生产，特别是随着现代超导材料在液氮温度以上也能表现出超导性，液氮作为制冷剂的重要性进一步提升。论文的通信作者Manoj Kumar强调了这项工作的实际意义，并确认了Karabuk大学对本研究的同行评审过程。 这篇研究提供了非轴对称收敛喷嘴设计的新思路和技术，不仅关注理论模型的建立，还注重实际应用的可行性，为低温气体处理设备的设计和优化提供了有价值的数据支持。