بررسي اثرات افزايش طول اگزوز روي فركانس و توزيع حرارتي موتور پالس جت بدون دريچه خطي

Effects of increasing the exhaust length in the frequency and thermal distribution of Valveless linear pulse-jet engine

موتور پالس͏جت از جمله ساده ترين موتورهاي جت مي͏باشد. موتور پالس جت بدون سوپاپ در اصل يك لوله ايروترموديناميكي است كه هيچگونه قطعه متحركي نداشته و كنترل جريان تنها با استفاده از ويژگي هاي هندسه موتور صورت مي پذيرد. در اين مقاله با شبيه͏سازي عددي احتراق پالسي در يك موتور پالس͏جت بدون دريچه، نمونه و با استفاده از نرم افزار Ansys CFX، فركانس عملكردي و توزيع حرارتي روي بدنه يك موتور پالس͏جت نمونه با سوخت پروپان شبيه͏سازي شده و همچنين در راستاي توسعه عملكرد موتورهاي پالس͏جت با تغيير هندسه موتور و افزايش طول مجراي اگزوز، اثرات تغيير هندسه، مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است. در اين شبيه͏سازي از روش حل معادلات جداگانه استفاده شده و احتراق با گسسته͏سازي اويلر مرتبه دوم عقب͏رو، مدل گرديده͏اند. معادله مومنتوم نيز از مدل آشفتگيK-Ɛ استاندارد به صورت ناپايا حل شده و مدل واكنش تك مرحله͏اي وستبروك͏دراير همراه با EDM، نيز جهت شبيه͏سازي فرآيند احتراق، در نظر͏گرفته شده است. در ورودي دامنه محاسباتي شرط مرزي دبي ورودي براي تعيين شار جرمي و از مقادير دماي محيط و فشار يك اتمسفر براي شرايط مرزي ورودي استفاده شده است. شبكه توليد شده از نوع سازمان يافته و استقلال حل از شبكه نيز مد نظر گرفته شده است. نتايج حاصل از مطالعات عددي نشان داد كه افزايش طول مجراي اگزوز باعث كاهش فشار و دما در محفظه احتراق و همچنين افزايش فركانس عملكرد موتور مي گردد.

Pulse jet engines are the most simplest of jet engines. Valveless pulse jet is the aero thermodynamic pipe that has no moving parts and flow control is done only by engine geometry features. In this study, by exploiting numerical simulation of pulse combustion in a sample pulse jet engine and using Ansys CFX, operation frequency and heat distribution on the body of a sample pulse jet engine with Propane as the fuel have been simulated. Moreover, in order to development the performance of the pulse jet and consider the effects of engine geometry, another samples of pulse jet engines have been analyzed and investigated with length of 1.2 times of the other in exhaust duct. In this simulation, solution of differential equations were applied and combustion has been modeled by the backward Second order Euler Discretization. The momentum equation was solved using standard k-Ɛ turbulence model in unsteady mode and Westbrook–Dryer single-step reaction model with EDM is also employed for simulation of the combustion process. To determine the mass flux boundary, the boundary condition is in the inlet amplitude of inlet discharge and ambient temperature values and pressure of one atmospheric in engine inlets is assumed as a boundary condition. The production grid is structured and independency of solution from the grid has been also performed. The results of numerical studies showed that increasing the length of the exhaust duct reduces the pressure and temperature in the combustion chamber and pulse jet shell and also the by increasing the length performance frequency of pulse jet engine increases.