超音速クロスフローにおけるマルチ燃料ジェットの燃料混合と質量拡散に及ぼす押し出し噴射ノズルの影響：計算科学的研究

Influence of extruded injector nozzle on fuel mixing and mass diffusion of multi fuel jets in the supersonic cross flow: computational study.

抄録

効率的な噴射システムは、超音速流における空気呼吸推進システムの全体的な実現に大きな役割を果たす。本研究では、燃焼器内の燃料分布と混合における押し出しマルチインジェクタの使用について十分に検討した。押し出しノズルの使用により、インジェクタ近傍での渦の形成が大幅に強化され、スクラムジェットの燃焼器を通過する燃料ジェットの拡散におけるこれらの渦の役割を可視化しようとするものである。また、生成される循環の強さに及ぼす噴射空間の影響についても十分に議論している。計算流体力学に基づき、押し出しノズルを有する燃焼室を移動する高速空気流のシミュレーションを行った。計算データに基づき、押し出しマルチジェットの使用は、超音速空気流における水素クロスジェットの浸透と拡散を促進する。インジェクター間のギャップを大きくすることで、主に燃料ジェットの横方向への浸透が促進され、ジェット下流での燃料混合性能が最大27%向上しました。

The efficient injection system has a great role on the overall enactment of air breathing propulsion systems at supersonic flow. In this work, the usage of extruded multi-injectors in the fuel distribution and mixing through the combustor is fully investigated. The usage of the extruded nozzles considerably intensifies the formation of the vortices nearby the injectors and this research has tried to visualize the role of these vortices on the diffusion of the fuel jet through the combustor of the scramjet. The influences of the jet space on the strength of produced circulations are fully discussed. The simulation of the high-speed air stream moving the combustion chamber with extruded nozzles is done via Computational Fluid dynamics. Based on our computational data, the use of extruded multi-jets enhances the penetration and diffusion of the hydrogen cross jet in supersonic airflow. Increasing the gap between injectors improves fuel mixing performance by up to 27% downstream of the jets, primarily by enhancing the lateral penetration of the fuel jet.