Un eiettore sfrutta la quantità di moto di un fluido motore ad alta pressione per trascinare un secondo fluido. Non avendo parti in movimento è affidabile, e viene usato nella generazione del vuoto, nella refrigerazione a vapore, nel ricircolo delle celle a combustibile e nella miscelazione in ventilazione.
Funzionamento critico e subcritico
La curva caratteristica dell'eiettore non è lineare:
Regime critico (bloccato). Finché la contropressione resta sotto una certa soglia, la portata trascinata ne è indipendente. Il flusso secondario raggiunge la velocità del suono nella camera di miscelazione e si blocca. Il funzionamento è stabile.
Regime subcritico. Se la contropressione supera la soglia, la portata trascinata cala rapidamente e oltre un certo punto il flusso si inverte. È una transizione brusca, non graduale.
Lo scopo del progetto è tenere il punto di funzionamento dentro il regime critico con un margine ragionevole rispetto alla soglia.
Requisiti di modellazione
Una soluzione comprimibile è obbligatoria. Alla gola si forma una condizione sonica; un modello incomprimibile non vede il blocco e sovrastima la portata trascinata. Vedi la nota sul flusso comprimibile.
La struttura d'urto va risolta. Nella camera di miscelazione e nel diffusore si forma un treno di onde d'urto; la sua posizione determina la soglia di contropressione. Lì la griglia deve essere fitta.
Comanda la miscelazione turbolenta. Le prestazioni dell'eiettore dipendono da quanto bene si mescolano le due correnti. La risoluzione dello strato di miscelamento entra direttamente nel risultato, e qui la scelta del modello di turbolenza fa una differenza netta. Vedi la nota sul modello di turbolenza.
Sensibilità geometrica
La posizione assiale dell'uscita dell'ugello rispetto alla camera di miscelazione cambia nettamente le prestazioni per spostamenti di pochi millimetri. È per questo che l'eiettore è uno dei componenti più adatti all'ottimizzazione parametrica — e fra i meno adatti al tentativo manuale.
Riferimenti
- Ferziger, J. H., Perić, M. & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics, 4th ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-99693-6
- Fay, J. A. & Riddell, F. R. (1958). Theory of stagnation point heat transfer in dissociated air. Journal of the Aerospace Sciences, 25(2), 73–85. DOI: 10.2514/8.7517