Estudio Numérico de las Características de Combustión a Altas g en un Canal con Escalones Orientados Hacia Atrás
Autores: Gong, Zhen; Tang, Hao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Estudio Numérico de las Características de Combustión a Altas g en un Canal con Escalones Orientados Hacia Atrás
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Gravedad
Combustión
Velocidad de propagación de la llama
Intensidad de turbulencia
Fuerza centrífuga
Morfología de la llama
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
La combustión en alta gravedad (alta-g) puede aumentar significativamente la velocidad de propagación de la llama, lo que potencialmente acorta la longitud axial de los motores aéreos y aumenta su relación empuje-peso. En este estudio, utilizamos el modelo de simulación de grandes remolinos para investigar las características de combustión y la evolución de la morfología de la llama de llamas de propano-aire premiscladas en un canal con un escalón hacia atrás. El estudio revela que tanto el aumento de la fuerza centrífuga como de la velocidad del flujo pueden mejorar las fluctuaciones de presión durante la combustión y aumentar la intensidad de la turbulencia. La presencia de fuerza centrífuga promueve la ocurrencia de inestabilidad de Rayleigh-Taylor (RTI) entre fluidos calientes y fríos. Los efectos combinados de la RTI y la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (KHI) intensifican la perturbación entre fluidos calientes y fríos, acortan el tiempo de combustión del combustible e intensifican la disipación de vórtices a gran escala. El aumento de la velocidad del flujo de fluido puede elevar la tasa de estiramiento hidrodinámico del frente de la llama, mejorando así el nivel de turbulencia durante la combustión hasta cierto punto y aumentando la tasa de consumo de combustible. Cuando se aplica una fuerte fuerza centrífuga, la velocidad de propagación de la llama global puede más que duplicarse. Dentro de un cierto rango, el aumento de la intensidad del campo de alta-g puede mejorar la intensidad de la RTI y acelerar la transición de la RTI a la etapa no lineal.
Descripción
La combustión en alta gravedad (alta-g) puede aumentar significativamente la velocidad de propagación de la llama, lo que potencialmente acorta la longitud axial de los motores aéreos y aumenta su relación empuje-peso. En este estudio, utilizamos el modelo de simulación de grandes remolinos para investigar las características de combustión y la evolución de la morfología de la llama de llamas de propano-aire premiscladas en un canal con un escalón hacia atrás. El estudio revela que tanto el aumento de la fuerza centrífuga como de la velocidad del flujo pueden mejorar las fluctuaciones de presión durante la combustión y aumentar la intensidad de la turbulencia. La presencia de fuerza centrífuga promueve la ocurrencia de inestabilidad de Rayleigh-Taylor (RTI) entre fluidos calientes y fríos. Los efectos combinados de la RTI y la inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (KHI) intensifican la perturbación entre fluidos calientes y fríos, acortan el tiempo de combustión del combustible e intensifican la disipación de vórtices a gran escala. El aumento de la velocidad del flujo de fluido puede elevar la tasa de estiramiento hidrodinámico del frente de la llama, mejorando así el nivel de turbulencia durante la combustión hasta cierto punto y aumentando la tasa de consumo de combustible. Cuando se aplica una fuerte fuerza centrífuga, la velocidad de propagación de la llama global puede más que duplicarse. Dentro de un cierto rango, el aumento de la intensidad del campo de alta-g puede mejorar la intensidad de la RTI y acelerar la transición de la RTI a la etapa no lineal.