Investigaciones Experimentales y Numéricas sobre el Proceso de Mezcla de un Chorro Supercrítico Inyectado en un Flujo Cruzado Supersónico
Autores: Zhou, Wenyuan; Xing, Kai; Dou, Suyi; Yang, Qingchun; Xu, Xu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigaciones Experimentales y Numéricas sobre el Proceso de Mezcla de un Chorro Supercrítico Inyectado en un Flujo Cruzado Supersónico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Proceso de mezcla
Características de distribución
Combustible hidrocarburo endoérrmico supercrítico
Flujo cruzado supersónico
Sistema de schlieren
Fluorescencia inducida por láser planar de acetona
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Se investigaron el proceso de mezcla y las características de distribución de un combustible hidrocarburo endotérmico supercrítico (EHF) inyectado en un flujo cruzado supersónico mediante métodos experimentales y numéricos, respectivamente. Se utilizaron un sistema de schlieren y un sistema óptico de fluorescencia inducida por láser planar (PLIF) de acetona para capturar las características estructurales del campo de flujo y la pluma instantánea. Se emplearon modelos de mezcla y de gas real para calcular la interacción de un chorro transversal y un flujo cruzado supersónico, revelando una buena precisión con los resultados experimentales. La eficiencia de mezcla y la pérdida total de presión se analizaron en función de los resultados numéricos. Los resultados indican que el EHF en estado supercrítico cambia directamente a un estado gaseoso al entrar en el flujo cruzado supersónico desde el inyector. El límite de la pluma del chorro EHF aumenta con el aumento de la relación de flujo de momento. A medida que aumenta la distancia en la dirección del flujo y en la dirección transversal, las alturas transversales y el ancho de expansión aumentan, y la pluma del chorro EHF presenta una forma semicircular en el plano de sección transversal. Con el aumento en la dirección transversal, la distribución de concentración muestra una ley de disminución exponencial rápida y luego lenta; el punto de mayor concentración comienza en la región cercana a la pared y se eleva en la dirección transversal a medida que aumenta la distancia de flujo. Para la misma condición de inyección, cuanto mayor es el número de Mach de entrada, mayor es la eficiencia de mezcla. Para la misma relación de flujo, la eficiencia de mezcla es mejor en el caso de baja presión de inyección y alta temperatura de inyección. La pérdida total de presión es mayor en condiciones de mayor relación de flujo, y las condiciones de alta presión de inyección causan una mayor pérdida total de presión.
Descripción
Se investigaron el proceso de mezcla y las características de distribución de un combustible hidrocarburo endotérmico supercrítico (EHF) inyectado en un flujo cruzado supersónico mediante métodos experimentales y numéricos, respectivamente. Se utilizaron un sistema de schlieren y un sistema óptico de fluorescencia inducida por láser planar (PLIF) de acetona para capturar las características estructurales del campo de flujo y la pluma instantánea. Se emplearon modelos de mezcla y de gas real para calcular la interacción de un chorro transversal y un flujo cruzado supersónico, revelando una buena precisión con los resultados experimentales. La eficiencia de mezcla y la pérdida total de presión se analizaron en función de los resultados numéricos. Los resultados indican que el EHF en estado supercrítico cambia directamente a un estado gaseoso al entrar en el flujo cruzado supersónico desde el inyector. El límite de la pluma del chorro EHF aumenta con el aumento de la relación de flujo de momento. A medida que aumenta la distancia en la dirección del flujo y en la dirección transversal, las alturas transversales y el ancho de expansión aumentan, y la pluma del chorro EHF presenta una forma semicircular en el plano de sección transversal. Con el aumento en la dirección transversal, la distribución de concentración muestra una ley de disminución exponencial rápida y luego lenta; el punto de mayor concentración comienza en la región cercana a la pared y se eleva en la dirección transversal a medida que aumenta la distancia de flujo. Para la misma condición de inyección, cuanto mayor es el número de Mach de entrada, mayor es la eficiencia de mezcla. Para la misma relación de flujo, la eficiencia de mezcla es mejor en el caso de baja presión de inyección y alta temperatura de inyección. La pérdida total de presión es mayor en condiciones de mayor relación de flujo, y las condiciones de alta presión de inyección causan una mayor pérdida total de presión.