KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi / 2010 / Cilt: 30 - Sayı: 2

Combustion in a ramjet combustor with cavity flame holder

Kavite alev tutuculu bir ramjet yakıcısında yanma

Onur TUNÇER
Sayfa
57–68
Yayın Tarihi
2022-10-18
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sonuçta alevin kavitenin ön kenarına tutunduğu ve alevin jet ardındaki anafordan ziyade kavite içerisinde kararlı hale geldiği gözlemlenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Alevin kavite yardımı ile tutulduğu bir ramjet yanma odasında alev davranışı sayısal olarak incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Sayısal hesaplamalar giriş Mach sayısı 1.4 için yapılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Sonuçta alevin kavitenin ön kenarına tutunduğu ve alevin jet ardındaki anafordan ziyade kavite içerisinde kararlı hale geldiği gözlemlenmiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Alan Parametreleri

Özet

Alevin kavite yardımı ile tutulduğu bir ramjet yanma odasında alev davranışı sayısal olarak incelenmiştir. Yanma odası sabit kesit alanlı bir izolatörün hemen ardındadır. Hidrojen yakıtı kavitenin akış yukarı yönünde ses hızında enjekte edilmektedir. İkincil yakıt enjeksiyonu ise kavitenin arka duvarından sağlanmaktadır. Kavitenin ardında kesit alanı genişleyen bir kesim bulunur. Bu yaklaşım birçok tasarımda kullanılır. Sayısal hesaplamalar giriş Mach sayısı 1.4 için yapılmıştır. Durma noktası sıcaklığı 702 K olup, bu koşullar uçuş Mach sayısı olarak 3.3’e karşılık gelmektedir. Hesaplamalarda ayrıntılı kimyasal kinetik 9 tür ve 25 tepkime basamağından oluşan bir mekanizma ile göz önüne alınmıştır. Türbülans ise yüksek hızlı iç akışlar için uygun olan Menter’in $k - omega$ kayma gerilimi taşınımı modeli ile modellenmiştir. Sonuçta alevin kavitenin ön kenarına tutunduğu ve alevin jet ardındaki anafordan ziyade kavite içerisinde kararlı hale geldiği gözlemlenmiştir. Sayısal hesaplamalar tepkimeli akış alanının bütün önemli özelliklerini açığa çıkartabilmektedir.

Abstract

Combustion characteristics in a ramjet combustor with cavity flame-holder is studied numerically. Combustor follows a constant area isolator section and comprises of hydrogen fuel injected sonically upstream of the cavity. Secondary fuel injection is performed at the cavity back wall. A diverging section follows the cavity. These concepts are utilized in many designs. Simulations were performed for an entrance Mach number of 1.4. Stagnation temperature is 702 K, corresponding to a flight Mach number of 3.3. Detailed chemical kinetics is taken into account with a reaction mechanism comprising of 9 species and 25 reaction steps. Turbulence is modeled using Menter's $k omega$ shear stress transport model, which is suitable for high speed internal flows. It is observed that flame anchors at the leading edge of the cavity, and the flame is stabilized in the cavity mode rather than the jet-wake mode. Simulation captures all the essential features of the reacting flow field. Keywords:Ramjet, Combustion, Cavity, Computational fluid dynamics

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

TUNÇER, O. (2022). Combustion in a ramjet combustor with cavity flame holder. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, Cilt: 30 - Sayı: 2, 57–68. https://ajindex.com/articles/542598

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (14)

  1. Abbitt, J. D., Segal, C., McDaniel, J.C., Krauss, R.H., Whitehurst, R.B., “Experimental Supersonic Hydrogen Combustion Employing Staged Injection Behind a Rearward Facing Step”, Journal of Propulsion and Power, 9, 472-479, 1993.
  2. Ben-Yakar, A., Hanson, R. K., “Cavity Flame Holders for Ignition and Flame Stabilization in Scramjets: An Overview”, J. Propulsion and Power, 17, 869-877, 2001.
  3. Davidson, D. F., Petersen, E. L., Rohrig, M., Hanson, R.K., Bowman, C.T., “Measurement of the Rate Coefficient of $H + O _2 + Mrightarrow HO _2 + M$ for M=Ar and N2 at High Pressures”, 26 th Symposium (Int'l.) on Combustion, 481-488, 1996.
  4. Dixon-Lewis, G., “Complex Chemical Reactions Systems. Mathematical Modelling and Simulation”, J. Warnatz, W. Jager, Eds., Springer-Verlag, Berlin, 1987.
  5. Frenklach, M., Wang, H., Rabinowitz, M. J.,”Optimization and Analysis of Large Chemical Kinetic Mechanisms Using the Solution Mapping Method - Combustion of Methane”, Prog. Energy Combust. Sci., 18, 47-73, 1992.
  6. Fuller, R. P., Wu, P., Nejad, A. S., Schetz, J. A., "Comparison of Physical and Aerodynamic Ramps as Fuel Injectors in Supersonic Flow", Journal of Propulsion and Power, 14, 135-145, 1998.
  7. Hartfield, R. J.,Hollo, S. D., McDaniel, J. C.,”Experimental Investigation of a Supersonic Swept Ramp Injector Using Laser Induced Fluorescenc”, Journal of Propulsion and Power, 10, 129-135, 1994.
  8. Hindmarsh, A. C., Broen, P. N., Grant, K. E.,Lee, S. L., Serban, R., Shumaker, D. E., Woodward, C. S., “SUNDIALS: Suite of Nonlinear and Differential/Algebraic Equation Solvers”, ACM Transactions on Mathematical Software, 31, 363-396, 2005.
  9. Hippler, H., Neunaber, H., Troe, J., “Shock Wave Studies of the Reactions $HO + H _2O _2rightarrow H _2O + HO _2$ and $HO + HO _2rightarrow H _2O + O _2$ Between 930 and 1680 K”, J. Chem. Phys., 103, 3510-3516, 1995.
  10. Hippler, H., Troe, J., Willner, J., “Shock Wave Study of the Reaction $HO _2 + HO _2rightarrow H _2O _2 + O _2$ Confirmation of a Rate Constant Minimum Near 700 K”, J. Chem. Phys., 93, 1755-1760, 1990.
  11. Issa, R. I., “Solution of the Implicitly Discretized Fluid Flow Equations by Operator-Splitting”, J. Comp. Phys., 62, 40-65, 1986.
  12. Javed, A., Chakraborty, D., “Numerical Simulation of Supersonic Combustion of Pylon Injected Hydrogen Fuel in Scramjet Combustor”, IE(I) Journal-AS, 87, 1-6, 2006.
  13. Keyser, L. F., “Kinetics of the Reaction $OH+ HO _2rightarrow H _2O + O _2$ from 254 K to 382 K”, J. Phys. Chem., 92, 1193-1200, 1988.
  14. Liu, J., Tam, C. J., Lu, T.,