Investigación Numérica de los Efectos de Acoplamiento de los Jets Pulsados H y la Actuación Pulsada en Nanosegundos en un Flujo Cruzado Supersónico
Autores: Li, Keyu; Wang, Jiangfeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación Numérica de los Efectos de Acoplamiento de los Jets Pulsados H y la Actuación Pulsada en Nanosegundos en un Flujo Cruzado Supersónico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Investigaciones numéricas
Efectos de acoplamiento
Chorros de hidrógeno pulsados
Activación por pulsos de nanosegundos
Flujo cruzado supersónico
Mecanismo de mejora de la combustión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Se llevaron a cabo investigaciones numéricas para analizar los efectos de acoplamiento de los chorros de hidrógeno pulsados y la activación pulsada en nanosegundos (NS-SDBD) en un flujo cruzado supersónico. Se empleó el método de volúmenes finitos (FVM) para resolver las ecuaciones URANS 2D de múltiples componentes con el modelo de turbulencia SST k-omega, mientras que la combustión de H-aire se describió utilizando un modelo de reacción en cadena de siete especies y siete reacciones, y el efecto térmico del plasma se representó mediante un modelo fenomenológico. Se simularon los flujos con escalón hacia atrás con un número de Mach de entrada de 2.5 y una frecuencia de chorro pulsado de 10 kHz bajo diferentes condiciones de activación. Se analizó el mecanismo de mejora de la combustión bajo una frecuencia de activación de 20 kHz. La investigación indica que las ondas de compresión inducidas por NS-SDBD mejoran la mezcla de H-aire y facilitan el transporte de temperatura a medida que avanza el flujo. Este progreso está significativamente asociado con las estructuras de flujo generadas por los chorros pulsados. En estas condiciones, la tasa de utilización de combustible en el campo de flujo aumentó en un 61.2%, el coeficiente de recuperación de presión total aumentó en un 5.34%, y la temperatura total de salida aumentó ligeramente incluso con una reducción del 50% en la tasa de flujo de combustible. El análisis comparativo de diferentes casos de activación demuestra que una activación distribuida uniformemente dentro del ciclo del chorro produce mejores efectos. La innovación de este estudio radica en proponer y explorar un método potencial para abordar la combustión inadecuada bajo condiciones de entrada de alta velocidad, que acopla NS-SDBD con chorros de hidrógeno pulsados.
Descripción
Se llevaron a cabo investigaciones numéricas para analizar los efectos de acoplamiento de los chorros de hidrógeno pulsados y la activación pulsada en nanosegundos (NS-SDBD) en un flujo cruzado supersónico. Se empleó el método de volúmenes finitos (FVM) para resolver las ecuaciones URANS 2D de múltiples componentes con el modelo de turbulencia SST k-omega, mientras que la combustión de H-aire se describió utilizando un modelo de reacción en cadena de siete especies y siete reacciones, y el efecto térmico del plasma se representó mediante un modelo fenomenológico. Se simularon los flujos con escalón hacia atrás con un número de Mach de entrada de 2.5 y una frecuencia de chorro pulsado de 10 kHz bajo diferentes condiciones de activación. Se analizó el mecanismo de mejora de la combustión bajo una frecuencia de activación de 20 kHz. La investigación indica que las ondas de compresión inducidas por NS-SDBD mejoran la mezcla de H-aire y facilitan el transporte de temperatura a medida que avanza el flujo. Este progreso está significativamente asociado con las estructuras de flujo generadas por los chorros pulsados. En estas condiciones, la tasa de utilización de combustible en el campo de flujo aumentó en un 61.2%, el coeficiente de recuperación de presión total aumentó en un 5.34%, y la temperatura total de salida aumentó ligeramente incluso con una reducción del 50% en la tasa de flujo de combustible. El análisis comparativo de diferentes casos de activación demuestra que una activación distribuida uniformemente dentro del ciclo del chorro produce mejores efectos. La innovación de este estudio radica en proponer y explorar un método potencial para abordar la combustión inadecuada bajo condiciones de entrada de alta velocidad, que acopla NS-SDBD con chorros de hidrógeno pulsados.