بررسی عددی ساختار موج ضربه ای متحرک در کانال حلقوی

در این پژوهش ساختار موج ضربه ای ناشی از احتراق، درون محفظه ای با هندسه حلقوی به قطر 76 میلی متر و طول 101 میلی متر، مورد بررسی گرفته است. در این مدل، هیدروژن و هوای استاندارد به صورت جداگانه به داخل محفظه احتراق دتونیشن تزریق می شوند. جریان سوخت به صورت محوری و جریان هوا، شعاعی می باشد. روش عددی استفاده شده توسط نرم افزار فلوئنت، با حل میدان جریان درون یک هندسه مشابه و مقایسه با نتایج تجربی، صحت سنجی شده است. با توجه به تغییرات ناچیز پارامترهای ترمودینامیکی در راستای شعاعی میدان جریان محفظه و کاهش هزینه های محاسباتی، از مدل دوبعدی هندسه طراحی شده، جهت شبیه سازی عددی استفاده شده است. پس از شناخت و تحلیل ساختار موج دتونیشن چرخشی، به مطالعه پارامتریک از نظر هندسی و نسبت هم ارزی مخلوط تزریقی، پرداخته شد. با توجه به نتایج بدست آمده، وقتی یک موج ضربه ای دتونیشن به داخل یک مخلوط واکنش دهنده محصور با گاز بی اثر (محصولات سیکل قبلی)، منتشر می شود، یک موج ضربه ای مایل در بالای موج دتونیشن جهت هماهنگ کردن فشارهای پشت جبهه دتونیشن و منطقه گاز بی اثر، تشکیل می شود و ساختار دتونیشن- موج ضربه ای را ایجاد می کند. این موج ضربه ای مایل با توجه به تعامل محصولات احتراق ناشی از چرخه قبلی موج دتونیشن و جبهه دتونیشن، ایجاد می شود. همچنین به علت وجود دو موج ضربه ای با قدرت متفاوت، یک خط لغزش در بین دو موج ضربه ای دتونیشن و مایل تشکیل می شود. در ادامه به بررسی اثر تغییرات نسبت هم ارزی و طول محفظه پرداخته شد. مشاهده شد که سرعت دتونیشن و فشار و دمای پشت دتونیشن، در حالت استوکیومتریک بیش تر از حالات رقیق و غنی می باشد. همچنین افزایش طول محفظه، در فشار تزریق پایین، موجب افزایش ارتفاع جبهه دتونیشن و در فشار تزریق بالا، موجب کاهش ارتفاع جبهه دتونیشن می شود.

Keywords:

موج ضربه ای ناشی از احتراق , مدلسازی احتراق دتونیشن , محفظه احتراق دتونیشن , شبیه سازی دوبعدی موج ضربه ای متحرک