Evaluación de la Simulación de Grandes Vórtices Acoplada con un Modelo de Equilibrio Homogéneo para la Predicción de Llamas Criogénicas Coaxiales en Condiciones Subcríticas
Autores: Schmitt, Thomas; Ducruix, Sébastien
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Evaluación de la Simulación de Grandes Vórtices Acoplada con un Modelo de Equilibrio Homogéneo para la Predicción de Llamas Criogénicas Coaxiales en Condiciones Subcríticas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Simulaciones de grandes remolinos
Llamas coaxiales de O líquido/H gaseoso
Condiciones de presión subcrítica
Modelo de equilibrio homogéneo de múltiples fluidos
Aplicaciones en motores de cohetes
Mediciones experimentales de temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se informan simulaciones de grandes vórtices de llamas coaxiales de O líquido/H gaseoso en condiciones de presión subcrítica en este artículo. Estas simulaciones reproducen los casos experimentales Mascotte A1, A10 y A30, que operan a 1, 10 y 30 bar, respectivamente, y para los cuales se disponen de mediciones de temperatura y visualizaciones experimentales. El objetivo principal de este trabajo es evaluar la precisión del modelo de equilibrio homogéneo de múltiples fluidos (HEM) descrito en Pelletier et al. (Computers & Fluids, 2020) para aplicaciones de motores de cohetes. De particular interés es la comparación con las mediciones de temperatura experimentales de Grisch et al. (Aerospace science and technology, 2003). Para ello, se realizan simulaciones numéricas con cuidado, con el fin de asegurar una adecuada convergencia estadística y estimar la influencia de la resolución de la malla para cada caso. A pesar de las suposiciones crudas-sin tensión superficial y sin modelo de atomización, por ejemplo-que se hacen con el HEM utilizado en este trabajo, se encuentra que los resultados están en razonable acuerdo con las mediciones para el caso A10, incluso con la malla más gruesa. Para el caso A30, se requiere una resolución de malla fina para capturar la zona de recirculación de baja intensidad aguas abajo del chorro interno necesaria para reproducir la forma del perfil experimental. Finalmente, las simulaciones del caso A1, con el número de Weber más bajo, muestran grandes desviaciones con respecto a las mediciones experimentales. Se espera que esto se deba a una deficiencia del modelo para reproducir adecuadamente el flujo disperso de dos fases.
Descripción
Se informan simulaciones de grandes vórtices de llamas coaxiales de O líquido/H gaseoso en condiciones de presión subcrítica en este artículo. Estas simulaciones reproducen los casos experimentales Mascotte A1, A10 y A30, que operan a 1, 10 y 30 bar, respectivamente, y para los cuales se disponen de mediciones de temperatura y visualizaciones experimentales. El objetivo principal de este trabajo es evaluar la precisión del modelo de equilibrio homogéneo de múltiples fluidos (HEM) descrito en Pelletier et al. (Computers & Fluids, 2020) para aplicaciones de motores de cohetes. De particular interés es la comparación con las mediciones de temperatura experimentales de Grisch et al. (Aerospace science and technology, 2003). Para ello, se realizan simulaciones numéricas con cuidado, con el fin de asegurar una adecuada convergencia estadística y estimar la influencia de la resolución de la malla para cada caso. A pesar de las suposiciones crudas-sin tensión superficial y sin modelo de atomización, por ejemplo-que se hacen con el HEM utilizado en este trabajo, se encuentra que los resultados están en razonable acuerdo con las mediciones para el caso A10, incluso con la malla más gruesa. Para el caso A30, se requiere una resolución de malla fina para capturar la zona de recirculación de baja intensidad aguas abajo del chorro interno necesaria para reproducir la forma del perfil experimental. Finalmente, las simulaciones del caso A1, con el número de Weber más bajo, muestran grandes desviaciones con respecto a las mediciones experimentales. Se espera que esto se deba a una deficiencia del modelo para reproducir adecuadamente el flujo disperso de dos fases.