تأثير ارتفاع رمپ بر مشخصات مخلوط سوخت و هوا در حوزه جريان پاشش متقاطع دوتايي در جريان هواي عبوري مافوق صوت

Effect of Ramp Height on Fuel-Air Mixing Characteristics for Dual Transverse Injection behind the Ramp in Supersonic Air Crossflow

جهت بهبود آميختگي سوخت و هوا در جريان‌هاي مافوق صوت از روش‌هاي مختلفي استفاده مي‌شود كه از جمله مي‌توان به تعبيه يك رمپ در بالادست مجراي پاشش اشاره نمود. در كار حاضر تأثير ارتفاع رمپ بر حوزه جريان پاشش متقاطع دوتايي جت‌ هيدروژن در جريان هواي عبوري مافوق صوت به صورت عددي بررسي شده است و تأثير ارتفاع رمپ بر پارامترهايي از قبيل راندمان آميختگي، نسبت آميختگي مؤثر و تلفات فشار سكون بررسي شده است. شبيه‌سازي‌هاي عددي با استفاده از حل معادلات سه-بعدي ناوير-استوكس رينولدز-متوسط همراه با مدل آشفتگي دو-معادله‌اي k-ω sst صورت پذيرفته‌اند. در ابتدا صحّه‌گذاري نتايج حل عددي با داده‌‌هاي تجربي صورت پذيرفته است كه مقايسه نتايج حل عددي با داده‌هاي تجربي نشان دهنده تطابق خوب آنها با يكديگر مي‌باشد. سپس تأثير حضور رمپ در بالادست مجراي پاشش براي چند رمپ با ارتفاع‌هاي مختلف به صورت عددي بررسي شده است. از نتايج بدست آمده مشاهده مي‌شود كه با افزايش ارتفاع رمپ از صفر تا 6 ميليمتر، راندمان آميختگي در صفحه خروجي از 37/0 تا 52/0 و نسبت مساحت آميختگي مؤثر در صفحه خروجي از 059/0 تا 1/0 افزايش مي‌يابد. همچنين تلفات فشار سكون نيز از 8 درصد به 9 درصد افزايش مي‌يابد.

To improve the mixing of fuel and air in supersonic flows, various methods are used, including the implementation of a ramp ahead of the injection port. In the present work, the effect of ramp height on the area of double hydrogen jet cross-jet flow in supersonic airflow has been investigated numerically and the effect of ramp height on parameters such as mixing efficiency, effective mixing area ratio and stagnation pressure losses has been investigated. Numerical simulations have been performed using the solution of the three-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations with the two-equation sst k-ω turbulent model. Initially, the results of the numerical solution are validated with the experimental data. It was shown that the numerical solution results have good agreement with experimental data. Then, the effect of the presence of a ramp upstream of the injection port is numerically investigated for several ramps with different heights. The results show that by increasing the height of the ramp from zero to 6 mm, the mixing efficiency at the exit plane increases from 0.37 to 0.52 and the effective mixing area ratio at the exit plane increases from 0.059 to 0.1. Stagnation pressure losses also increase from 8% to 9%