Abstract
Recent years have witnessed the use of micro shock tube in various engineering applications like micro combustion, micro propulsion, particle delivery systems etc. The flow characteristics occurring in the micro shock tube shows a considerable deviation from that of well established conventional macro shock tube due to very low Reynolds number and high Knudsen number effects. Also the diaphragm rupture process, which is considered to be instantaneous process in many of the conventional shock tubes, will be crucial for micro shock tubes in determining the near diaphragm flow field and shock formation. In the present study, an axi-symmetric CFD method has been applied to simulate the micro shock tube, with Maxwell's slip velocity and temperature jump boundary conditions. The effects of finite diaphragm rupture process on the flow field and the shock formation was investigated, in detail. The results show that the shock strength attenuates rapidly as it propagates through micro shock tubes.
최근, micro shock tube는 Micro combustion, Micro propulsion, Particle delivery systems 등과 같은 다양한 공학응용분야에서 사용 되고 있다. Micro shock tube 에서 일어나는 유동 특성은 아주 작은 레이놀즈수 와 높은 누센수의 영향으로 인해 잘 알려진 기존의 macro shock tube 유동 특성과 상당한 차이가 나타난다. 또한 기존의 많은 shock tube의 순간적 과정으로 간주되는 격막파막 과정은 micro shock tube의 격막 근처의 유동장과 충격파 형성을 결정하는 중요한 요인이 될 것이다. 본 논문에서는 micro shock tube를 모사하기 위해 축 대칭, Maxwell's 슬립속도 조건과 온도 변화 경계 조건을 적용하여 수치 해석을 수행 하였다. 또한 유동장과 충격파 형성에 대한 유한 파막 과정의 영향을 자세히 조사 하였고, 결과로부터 충격파 강도는 micro shock tube를 통해 전파됨에 따라 급격히 감소하였다.
