تعیین ناحیه پایداری فرکانس بالای محفظه احتراق موتور سوخت مایع

ناپایداری احتراق فرکانس بالا حاصل همگیری سازما نیافته نوسانات احتراق با نوسانات آکوستیکی محفظه است. پژوهش حاضر با هدف ایجاد ابزاری برای تحلیل ناپایداری احتراق فرکانس بالا انجام شده است. جهت تحلیل ناپایداری احتراق، تعیین پاسخ آکوستیکی محفظه به نوسانات فشار و تعیین پاسخ احتراق به نوسانات آکوستیکی ضروری است. تئوری زمان تاخیر منتسب به کروکو پاسخ احتراق به نوسانات را با استفاده از دو پارامتر کلیدی زمان تاخیر حساس و اندیس فشار بیان می کند. جهت تعیین پاسخ محفظه به نوسانات، معادلات پتانسیل نوسانی حاکم بر یک محفظه سه بعدی تقار نمحوری با فرض گاز کامل، غیرلزج و غیرچرخشی از معادلات پایه استخراج شده و با رابطه نرخ سوزش نوسانی حاصل از تئوری زمان تاخیر حساس ترکیب شده و معادله مشخصه حاکم بر نوسانات آکوستیکی محفظه بدست آمده است. با حل این معادله بر حسب فرکانس، ناحیه پایداری فرکانس بالای محفظه احتراق موتور سوخت مایع بر حسب اندیس فشار و زمان تاخیر حساس تعیین شده است. نتایج نشان دهنده اثر قابل ملاحظه نسبت طول به قطر موتور در تشکیل نوع و اهمیت مودهای مخرب محفظه می باشد. نتایج نشان می دهد که مودهای عرضی بخصوص مودهای مماسی بسیار مخرب هستند. نسبت طول به قطر پارامتر مهمی در تعیین ناحیه پایداری محفظه می باشد. افزایش این نسبت، مودهای طولی را تحریک می کند یا به عبارتی ناحیه پایداری و فرکانس رزونانس محفظه را کاهش می دهد درحالیکه کاهش این نسبت مودهای عرضی بخصوص مود مماسی را برمی انگیزد. در مودهای ترکیبی نیز چنانچه اثر مود عرضی برتری نسبی داشته باشد رفتار تاحدودی شبیه به رفتار مود عرضی است. توزیع محوری احتراق بر مودهای طولی و ترکیبی بیشتر از مودهای عرضی تاثیر می گذارد. نازل نقش ویژه ای در تقویت یا استهلاک نوسانات و فرکانس رزونانس محفظه ایفاء می کند. کاهش زاویه همگرایی نازل یا افزایش طول قسمت همگرای آن باعث استهلاک مودهای طولی می شود و ناحیه پایداری را افزایش می دهد. افزایش زاویه همگرایی نازل باعث استهلاک مودهای ترکیبی مرتبه پایین شده و به نظر می رسد اثر مشابهی هرچند ضعیف تر بر مودهای عرضی داشته باشد. نتایج مشابهی توسط مراجع موجود گزارش شده است. پژوهش حاضر می تواند به عنوان بخشی از نرم افزار تحلیل ناپایداری احتراق فرکانس بالای موتور سوخت مایع بکار رود.