مطالعه عددی ساختار موج دتونیشن در محفظه‌ای حلقوی

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 یک نمونه آزمایشگاهی آن با هندسه حلقوی به قطر 76 میلی‌متر و طول 101 میلی‌متر امکان‌سنجی و طراحی شد. در این مدل، هیدروژن و هوای استاندارد به صورت جداگانه به داخل محفظه احتراق دتونیشن تزریق می‌شوند. جریان سوخت به صورت محوری و جریان هوا، شعاعی می‌باشد. ابتدا اعتبارسنجی روش عددی با حل میدان جریان درون یک هندسه مشابه و مقایسه با نتایج تجربی، انجام شده است. سپس به مطالعه پارامتریک از نظر هندسی و نسبت هم‌ارزی مخلوط تزریقی، پرداخته شد. با توجه به تغییرات ناچیز پارامترهای ترمودینامیکی در راستای شعاعی میدان جریان محفظه و کاهش هزینه‌های محاسباتی، از مدل دوبعدی هندسه طراحی شده، جهت شبیه سازی عددی استفاده شده‌است. با بررسی سه نسبت هم‌ارزی مختلف، مشاهده شد که سرعت دتونیشن، فشار و دمای پشت موج دتونیشن در نسب هم‌ارزی 1.2، بیش‌تر از حالت 0.8 می‌باشد. همچنین بیشینه سرعت دتونیشن و فشار پشت دتونیشن در حالت استوکیومتریک مشاهده شد. جهت بررسی اثرات طول محفظه، از ضریب 0.5 و 2 برای طول محفظه استفاده شد. از آنجا که جریان خروجی محفظه نیمه مادون صوت است، تغییرات طول، اثر قابل توجهی بر عملکرد موتور و ساختار جریان دارد. نتایج حاکی از آن است که افزایش طول محفظه، در فشار تزریق پایین، موجب افزایش ارتفاع جبهه دتونیشن و در فشار تزریق بالا، موجب کاهش ارتفاع جبهه دتونیشن می‌شود.