مطالعه عددی تاثیر پاشش متقاطع جت هوا قبل از جت سوخت در جریان هوای عبوری مافوق صوت

یکی از روش های رایج جهت اختلاط سوخت و هوا در محفظه های احتراق اسکرمجت، پاشش متقاطع سوخت در جریان هوای مافوق صوت ورودی به محفظه احتراق می باشد. در این میان پاشش جت هوا قبل از جت سوخت، می تواند موجب افزایش ارتفاع عمق نفوذ سوخت به درون محفظه احتراق شود. البته این پاشش جت هوا موجب افزایش تلفات فشار سکون نیز می شود. در این مقاله سعی شده است که با تغییر مکان موقعیت پاشش جت هوا، شرایطی را که در آنجا بیشترین عمق نفوذ سوخت و کمترین تلفات فشار سکون ایجاد می شود را بیابیم. جهت انجام شبیه سازی های عددی، معادلات دو-بعدی ناویر-استوکس به همراه مدل آشفتگی دو-معادله ای k-ω sst و معادله حالت گاز کامل حل شده اند و نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج تجربی مقایسه و صحه گذاری شده اند. در آزمایش تجربی از گاز هلیوم برای پاشش در جریان مافوق صوت استفاده شده است. به همین خاطر در ابتدا برای صحه گذاری، شبیه سازی عددی با پاشش گاز هلیوم صورت گرفته است. سپس با توجه به اینکه سوخت متداول مورد استفاده در موتورهای اسکرمجت، هیدروژن می باشد از پاشش سوخت هیدروژن برای مطالعه پارامتری استفاده شده است. در نهایت از نتایج حل عددی مشخص شد که در صورتی که پاشش جت هوا به فاصله بسیار کوچکی از جت سوخت صورت پذیرد می تواند بیشترین عمق نفوذ سوخت را با کمترین تلفات فشار سکون ایجاد نماید.