Características de Combustión de un Grano de Combustible Compuesto de Inyección Radial por Remolino con Aplicaciones en Cohetes Híbridos
Autores: Wang, Ruoyan; Lin, Xin; Wang, Zezhong; Wu, Kun; Zhang, Zelin; Luo, Jiaxiao; Li, Fei; Yu, Xilong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Características de Combustión de un Grano de Combustible Compuesto de Inyección Radial por Remolino con Aplicaciones en Cohetes Híbridos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Combustión
Inyección radial en remolino
Grano de combustible compuesto
Inyección de oxidante
Tasa de regresión
Impresión tridimensional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
Se investigaron experimental y numéricamente las características de combustión de un grano de combustible compuesto de inyección radial en remolino. Este grano compuesto permite la inyección de oxidante radial en remolino basada en tres palas helicoidales huecas, cada una con un espacio hueco constante que permite la inyección uniforme de oxidante en la cámara principal a lo largo de la dirección axial. El oxidante entra desde las entradas de los canales ubicadas a lo largo de una pared exterior hueca. Esta pared, junto con las tres palas, se fabrica como una sola pieza de acrilonitrilo-butadieno-estireno utilizando impresión tridimensional. El combustible a base de parafina está incrustado en los espacios entre las palas adyacentes. Se realizaron pruebas de disparo con oxígeno gaseoso como oxidante, utilizando tasas de flujo másico de oxidante que varían de 7.45 a 30.68 g/s. Se utilizaron granos de combustible a base de parafina con inyección convencional en el extremo delantero para comparación. Se determinaron los límites de la tasa de regresión teniendo en cuenta la erosión de los canales de oxidante. Los datos muestran que la tasa de regresión aumentó significativamente incluso en el límite inferior. También se adquirieron imágenes de la llama de la cámara de combustión y del penacho de escape. Se encontró que la llama estaba concentrada en la cámara principal y se observó un penacho ahumado, consistente con la alta tasa de regresión. Se empleó una simulación tridimensional. Se encontró que el diseño actual mejora la mezcla de combustible/oxidante y la eficiencia de combustión en comparación con un grano de combustible que utiliza inyección en el extremo delantero. Tanto los resultados experimentales como las simulaciones numéricas confirmaron el potencial de este grano de combustible de inyección radial en remolino.
Descripción
Se investigaron experimental y numéricamente las características de combustión de un grano de combustible compuesto de inyección radial en remolino. Este grano compuesto permite la inyección de oxidante radial en remolino basada en tres palas helicoidales huecas, cada una con un espacio hueco constante que permite la inyección uniforme de oxidante en la cámara principal a lo largo de la dirección axial. El oxidante entra desde las entradas de los canales ubicadas a lo largo de una pared exterior hueca. Esta pared, junto con las tres palas, se fabrica como una sola pieza de acrilonitrilo-butadieno-estireno utilizando impresión tridimensional. El combustible a base de parafina está incrustado en los espacios entre las palas adyacentes. Se realizaron pruebas de disparo con oxígeno gaseoso como oxidante, utilizando tasas de flujo másico de oxidante que varían de 7.45 a 30.68 g/s. Se utilizaron granos de combustible a base de parafina con inyección convencional en el extremo delantero para comparación. Se determinaron los límites de la tasa de regresión teniendo en cuenta la erosión de los canales de oxidante. Los datos muestran que la tasa de regresión aumentó significativamente incluso en el límite inferior. También se adquirieron imágenes de la llama de la cámara de combustión y del penacho de escape. Se encontró que la llama estaba concentrada en la cámara principal y se observó un penacho ahumado, consistente con la alta tasa de regresión. Se empleó una simulación tridimensional. Se encontró que el diseño actual mejora la mezcla de combustible/oxidante y la eficiencia de combustión en comparación con un grano de combustible que utiliza inyección en el extremo delantero. Tanto los resultados experimentales como las simulaciones numéricas confirmaron el potencial de este grano de combustible de inyección radial en remolino.