بررسی تاثیر تعداد حفره بر بازده احتراقی و ضریب بازیافت فشار سکون در محفظه احتراق مافوق صوت

Abstract

با توجه به این‌که پایداری شعله در موتورهای اسکرم‌جت از چالش‌های اساسی پیش‌روی توسعه‌ی این‌گونه موتورهاست، در مطالعه‌ی حاضر به بررسی عددی تاثیر حفره در محفظه احتراق مافوق صوت یک اسکرم‌جت پرداخته شده است. در این شبیه‌سازی دو بعدی از مدل اغتشاشی k-ɛ استاندارد و مدل احتراقی واکنشگاه نیمه مخلوط (PaSR) استفاده شده است. جریان هوا به‌صورت مافوق صوت و با عدد ماخ 2/05 به محفظه احتراق وارد می‌شود. سوخت هیدروژن نیز در شرایط صوتی و به‌طور متقاطع درون جریان هوا تزریق می‌شود. در این محفظه‌ احتراق، به منظور پایدارسازی شعله از حفره استفاده شده و تاثیر نحوه‌ قرارگیری حفره و تعداد حفره‌ها بر ساختار جریان، بازده احتراقی و ضریب بازیافت فشار سکون مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می‌دهد، با افزایش تعداد حفره‌ها از یک تا چهار، بازده احتراقی افزایش یافته اما ضریب بازیافت فشار سکون کاهش می‌یابد. برای پیکربندی با چهار حفره بازده احتراقی برابر 98% و ضریب بازیافت فشار سکون برابر 46/13% است که نسبت به پیکربندی تک‌حفره تقریباً با افزایش 26% بازده احتراقی و کاهش 10% ضریب بازیافت فشار سکون همراه است. بهترین عملکرد در پیکربندی‌های مورد مطالعه مربوط به محفظه احتراق با دو حفره موازی و دو پاشنده سوخت است.