مطالعه عددی تاثیر حضور پله در حوزه جریان پاشش گازی صوتی عمودی در جریان هوای عرضی مافوق صوت

مخلوط شدن مناسب سوخت و هوا یکی از مسایل چالش برانگیز در سرعت های مافوق صوت بوده که بیشترین کاربرد آن نیز در محفظه های احتراق موتورهای اسکرم جت است. در طراحی موتورهای اسکرم جت، اختلاط کافی بین جریان هوای مافوق صوت و جت سوخت پاشش شده یک مساله حیاتی است زیرا به دلیل زمان اقامت خیلی کوتاه مخلوط در جریان مافوق صوت، پایداری احتراق بسیار مشکل است. تاکنون مطالعات و تحقیقات گسترده ای برای بهبود اختلاط سوخت و هوا در این حوزه جریان صورت پذیرفته است. یکی از راهکارهای ارایه شده برای بهبود اختلاط سوخت و هوا، ایجاد پله قبل از نقطه پاشش است که با ایجاد یک ناحیه بازچرخشی سرعت پایین قبل از نقطه پاشش موجب افزایش راندمان اختلاط می شود. البته باید اشاره نمود که استفاده از پله همراه با اُفت فشار سکون است که باید مصالحه ای بین افزایش راندمان اختلاط و اُفت فشار سکون صورت پذیرد. در کار حاضر تاثیر حضور پله بر حوزه پاشش گازی صوتی عمودی در جریان هوای عرضی مافوق صوت به صورت عددی بررسی شده است. در ابتدا معادلات دوبُعدی ناویر استوکس به همراه مدل آشفتگی دومعادله ای k-ω sst و معادله حالت گاز کامل با استفاده از نرم افزار فلوئنت حل شده اند و نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با داده های تجربی مقایسه و صحّه گذاری شده اند. سپس با تغییر دو پارامتر هندسی ارتفاع پله و فاصله پله از نقطه پاشش، تاثیر این دو پارامتر بر ارتفاع دیسک ماخ و اُفت فشار سکون بررسی شده است.

Numerical Study of Step Geometry Effects on Gaseous Sonic Transverse Injection in Supersonic Crossflow

Fuelair mixing is one of the challenging issues in supersonic velocities that is mostly used in scramjet engine combustors. Sufficient mixing between the supersonic airstream and the fuel jet is critical for designing of scramjet engines, and this is due to the very short residence timescale for the mixture in supersonic flows. Various studies and investigations have been conducted on enhancing the fuelair mixture. One way to improve fuelair mixture is to employ step before the injection point, so a lowspeed recirculation zone is created before the injection point and causes to improve fuelair mixture. Employing step causes to increase stagnation pressure loss and we should compromise between mixing efficiency and stagnation pressure loss. In this paper, the effects of step on Gaseous sonic transverse injection in supersonic crossflow are investigated numerically. Twodimensional Reynolds Averaged NavierStokes equations and k omega; sst turbulence model and the perfect gas equation have been solved, using Fluent software. The results of the numerical solution are compared and validated with available experimental data. Numerical results showed good agreement with the experimental values. Then, the effects of varying step heights and distance of step from injection point on Mach disc height and stagnation pressure loss are considered numerically.