بررسی عددی ساختار موج ضربه‌ای متحرک در کانال حلقوی

Abstract

در این پژوهش، ساختار موج ضربه‌ای ناشی از احتراق، درون‌محفظه‌ای با هندسه حلقوی به قطر 76 میلی‌متر و طول 101 میلی‌متر، مورد بررسی گرفته است. انتظار می‌رود در آینده موتورهای دتونیشنی در دسته پیشرانه‌های هوافضایی قرار گیرند. انواع مختلفی از موتورهای دتونیشنی در حال حاضر تحت بررسی هستند، از جمله موتور دتونیشن چرخشی، که در این پژوهش طراحی یک نمونه آزمایشگاهی آن امکان‌سنجی شد. روش عددی استفاده‌شده توسط نرم‌افزار فلوئنت، با حل میدان جریان یک هندسه مشابه و مقایسه با نتایج تجربی، صحت‌سنجی شده است. با توجه به تغییرات ناچیز پارامترهای ترمودینامیکی در راستای شعاعی میدان جریان محفظه و کاهش هزینه‌های محاسباتی، از مدل دوبعدی هندسه طراحی‌شده، جهت شبیه‌سازی عددی استفاده شده ‌است. پس از شناخت و تحلیل ساختار موج دتونیشن چرخشی، به مطالعه پارامتریک از نظر هندسی پرداخته شد. با توجه به نتایج به‌دست آمده، وقتی یک موج ضربه‌ای دتونیشن به داخل یک مخلوط واکنش‌دهنده محصور با گاز بی‌اثر (محصولات سیکل قبلی)، منتشر می‌شود، یک موج ضربه‌ای مایل در بالای موج دتونیشن جهت هماهنگ‌کردن فشار پشت جبهه دتونیشن و منطقه گاز بی‌اثر، تشکیل می‌شود و ساختار دتونیشن- موج ضربه‌ای را ایجاد می‌کند. در ادامه به بررسی اثر تغییرات نسبت هم‌ارزی و طول محفظه پرداخته شد. مشاهده شد که سرعت، فشار و دمای موج دتونیشن در حالت استوکیومتریک بیشینه می‌باشد. همچنین، افزایش طول محفظه، در فشار تزریق پایین، موجب افزایش ارتفاع جبهه دتونیشن و در فشار تزریق بالا، موجب کاهش ارتفاع جبهه دتونیشن می‌شود.