شیپوره های آیرواسپایک یکی از انواع شیپوره های همگرا-واگرا بوده که در مقایسه به شیپوره های همگرا-واگرای مرسوم دارای مزایا و معایبی است. این نوع از شیپوره ها دارای بازدهی بیشتر در مقایسه با شیپوره های مرسوم استفاده شده در سامانه های پیشرانش فضایی است. همچنین قابلیت استفاده به عنوان پیشرانش برداری از دیگر مزایای این نوع شپیوره ها است. از معایب این نوع شیپوره ها می توان به وزن بیشتر و نیاز به خنککاری اشاره کرد. در پژوهش حاضر با هدف بررسی کاهش وزن از طریق بریدن طول شیپوره و نیز بررسی توزیع دما روی آن یک شیپوره آیرواسپایک تقارن محوری مورد بررسی قرارگرفت. این شیپوره با استفاده از ایجاد یک شبکه سازمان یافته و با استفاده از روش k-ε مورد بررسی قرارگرفت. تحلیل صورت گرفته با توجه به تاثیر تغییر فشار روی جریان با اعمال تغییر نسبت فشار از 2 تا 50 در دوطرف شیپوره انجام شد. در نهایت برای مطالعه اثر کاهش طول توپی در چهار حالت برش خورده مختلف مورد بررسی قرار گرفت. برای شبیه سازی این بخش از نسبت فشار 10 استفاده شد. نتایج بیانگر تغییرات جریان در اثر کاهش طول توپی بوده به صورتی که در صورت برش بیش از 40 درصد توپی، جریان دچار تغییرات کلی می گردد. از سوی دیگر افزایش فشار تا حدود 10 بار باعث کاهش دما تا حدود 740 کلوین در بخش وسیع تری از ایرواسپایک می شود. این در حالیست که افزایش بیشتر فشار بر روی کاهش دما اثر چندانی ندارد.

با توجه به کاربردهای اخیر تولید امواج قوی صوتی از ترموآکوستیک تا تمیزکاری صوتی لازم است تا حل معادلات قبلی انتشار صوت که بر مبنای خطی­سازی آن­ها بود و برای کاربردهای معمولی توسعه یافته بود اصلاح گردد. در این مقاله ابتدا معادلات انتشار صوت در یک شیپوره استخراج می شود. این کار با نوشتن معادلات بقای اندازه حرکت و بقای جرم آغاز می شود و در ادامه با تعریف تابع پتانسیل سرعت و جاگذاری آن در معادلات به یک معادله دیفرانسیل جزئی ختم می شود. با انتقال این معادله به حوزه فرکانس مسئله به یک معادله با شرایط مرزی تبدیل می شود. با اعمال شرایط مرزی یک شیپوره باز منحنی­های پاسخ فرکانسی استخراج می شوند. این معادلات با استفاده از روش رانگ کوتا قابل حل هستند. از آنجایی که برای شیپوره های نمایی با فرض خطی بودن انتشار صوت پاسخ تحلیل موجود است، نتایج در این حالت اعتبارسنجی می شوند.

در بسیاری از طراحی ها برای پرنده های فضایی با موتورهای اسکرمجت از شیپوره های رمپ تک انبساطی (سرن) استفاده می شود زیرا استفاده از شیپوره سرن در نسبت های انبساط زیاد، باعث کاهش وزن شیپوره و کاهش پسای اصطکاکی شده و همچنین یک نیروی برآی اضافی تولید می نماید. هدف از این مقاله بررسی عددی جریان فرا صوت در شیپوره خروجی یک موتور اسکرمجت با استفاده از یک کد عددی فرترن می باشد. برای حل مساله از حل معادلات ناویر-استوکس استفاده شده است. معادلات حاکم بر حوزه حل، شامل معادله پایستاری جرم، معادلات مومنتوم، معادله انرژی و معادله حالت گاز کامل می باشند که برای جریان تراکم پذیر لزج دو-بعدی استفاده شده اند. برای حل عددی این معادلات از روش گام زنی زمانی یعنی شکل ناپایای معادلات ناویر-استوکس استفاده شده است. در اینجا با روش گام زنی زمانی برای حل جریان ناپایا پاسخ حالت پایا نتیجه شده است. در ادامه نتایج حاصل از کد عددی با نتایج فلوئنت و نتایج روش مشخصه ها و نتایج تجربی مقایسه شده است که این مقایسه نشان دهنده تطابق خوب نتایج حل عددی با نتایج تجربی و سایر نتایج می باشد.

بخار ضمن انبساط سریع در شیپوره های گذر صوتی گاهی شرایط فوق سرد را احراز می نماید. در این حالت، تعادل ترمودینامیکی برقرار نبوده و دمای بخار از دمای اشباع در فشار حاکم کمتر می شود. بخار فوق سرد مستعد جوانه زایی و چگالش است که به صورت آنی و توسط چگالش ناگهانی صورت می گیرد. بدین ترتیب، با تشکیل قطرات و کاهش انرژی گیبز، شرایط تعادلی برقرار و جریان دوفازی حاصل می شود. در این تحقیق، برای حل دوبعدی جریان، معادلات حاکم بر تشکیل فاز مایع شامل معادله جوانه زایی کلاسیک با اصلاح غیرهمدما - کورتنی به همراه معادلات رشد قطره با معادلات ناویر - استوکس ترکیب شده و به روش تایم مارچینگ جیمسون مبتنی بر حجم کنترلی و با استفاده از مدل توربولانسی بالدوین - لوماکس شبیه سازی شده است. جهت بررسی اعتبار روش به کار رفته، توزیع فشار و شعاع قطرات در انتهای شیپوره با نتایج تجربی موجود مقایسه شده اند. با احراز اعتبار روش اتخاذ شده در این تحقیق، پاشش قطرات آب به داخل جریان بخار در گلوگاه شیپوره به منظور کنترل شدت و موقعیت چگالش ناگهانی به صورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته که در نتیجه، کاهش شدت چگالش ناگهانی (شوک چگالش) را به بار آورده است. از آنجا که شوک مذکور عامل تلفات آیرودینامیکی و ترمودینامیکی می باشد، این ایده می تواند در بهبود عملکرد نازلهای بخار موثر واقع شود.