Efecto de los inyectores multicoaxiales en la refrigeración por película de nitrógeno en una cámara de combustión de GCH4/GO2 para motores cohete de metano a pequeña escala: un estudio de CFD
Autores: Radhakrishnan, Kanmaniraja; Ha, Dong Hwi; Lee, Hyoung Jin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Efecto de los inyectores multicoaxiales en la refrigeración por película de nitrógeno en una cámara de combustión de GCH4/GO2 para motores cohete de metano a pequeña escala: un estudio de CFD
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Enfriamiento por película
Posicionamiento del inyector
Pared de la cámara de empuje
Daño térmico
Inyectores coaxiales de corte
Impulso específico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Un diseño inadecuado de enfriamiento por película y la posición de un inyector en la placa frontal causan daños térmicos en la pared de la cámara de empuje y conducen a fallos en el motor cohete. Un combustor experimental con cinco inyectores coaxiales de corte fue dañado debido a una distribución inadecuada del enfriamiento por película en la pared de la cámara de empuje. El presente estudio tuvo como objetivo simular el caso de prueba experimental e investigar las causas del daño térmico. En la simulación, se inyectaron metano y oxígeno gaseosos en las entradas internas y externas de los inyectores coaxiales de corte, y nitrógeno, utilizado como refrigerante, se inyectó cerca de la parte aguas arriba de la pared de la cámara. La interacción de la química turbulenta se modeló utilizando un mecanismo reducido DRM-19 incorporando el modelo de Concepto de Disipación Eddy. Se realizaron investigaciones numéricas para examinar la causa del daño térmico. Los contornos de temperatura de la pared de la cámara de empuje se compararon con la imagen experimental de la pared dañada. Además, se llevaron a cabo simulaciones de configuraciones de inyectores de una fila (SR) y de múltiples filas (MR) para evaluar el efecto en la distribución del enfriamiento por película. Se determinaron la efectividad del enfriamiento por película adiabática y el impulso específico para todos los casos simulados. Los resultados mostraron que las simulaciones MR con ángulos de inyector estrechos tenían un rendimiento de enfriamiento por película deficiente, mientras que los ángulos más amplios conducían a un menor impulso específico. La placa frontal con un ángulo de 15 grados entre las posiciones de los inyectores mostró un mejor rendimiento en términos de considerar tanto el enfriamiento por película como el impulso específico.
Descripción
Un diseño inadecuado de enfriamiento por película y la posición de un inyector en la placa frontal causan daños térmicos en la pared de la cámara de empuje y conducen a fallos en el motor cohete. Un combustor experimental con cinco inyectores coaxiales de corte fue dañado debido a una distribución inadecuada del enfriamiento por película en la pared de la cámara de empuje. El presente estudio tuvo como objetivo simular el caso de prueba experimental e investigar las causas del daño térmico. En la simulación, se inyectaron metano y oxígeno gaseosos en las entradas internas y externas de los inyectores coaxiales de corte, y nitrógeno, utilizado como refrigerante, se inyectó cerca de la parte aguas arriba de la pared de la cámara. La interacción de la química turbulenta se modeló utilizando un mecanismo reducido DRM-19 incorporando el modelo de Concepto de Disipación Eddy. Se realizaron investigaciones numéricas para examinar la causa del daño térmico. Los contornos de temperatura de la pared de la cámara de empuje se compararon con la imagen experimental de la pared dañada. Además, se llevaron a cabo simulaciones de configuraciones de inyectores de una fila (SR) y de múltiples filas (MR) para evaluar el efecto en la distribución del enfriamiento por película. Se determinaron la efectividad del enfriamiento por película adiabática y el impulso específico para todos los casos simulados. Los resultados mostraron que las simulaciones MR con ángulos de inyector estrechos tenían un rendimiento de enfriamiento por película deficiente, mientras que los ángulos más amplios conducían a un menor impulso específico. La placa frontal con un ángulo de 15 grados entre las posiciones de los inyectores mostró un mejor rendimiento en términos de considerar tanto el enfriamiento por película como el impulso específico.