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

یکی از روش‌های رایج جهت اختلاط سوخت و هوا در محفظه‌های احتراق اسکرمجت، پاشش متقاطع سوخت در جریان هوای مافوق‌صوت ورودی به محفظه احتراق می‌باشد. در این میان پاشش جت هوا قبل از جت سوخت، می‌تواند موجب افزایش ارتفاع عمق نفوذ سوخت به درون محفظه احتراق شود. البته این پاشش جت هوا موجب افزایش تلفات فشار سکون نیز می‌شود. 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 می‌شود را بیابیم. جهت انجام شبیه‌سازی‌های عددی، معادلات دو-بعدی ناویر-استوکس به همراه مدل آشفتگی دو-معادله‌ای k-ω sst و معادله حالت گاز کامل حل شده‌اند و نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با نتایج تجربی مقایسه و صحّه‌گذاری شده‌اند. در آزمایش تجربی از گاز هلیوم برای پاشش در جریان مافوق‌صوت استفاده شده است. به همین خاطر در ابتدا برای صحّه‌گذاری، شبیه‌سازی عددی با پاشش گاز هلیوم صورت گرفته است. سپس با توجه به اینکه سوخت متداول مورد استفاده در موتورهای اسکرمجت، هیدروژن می‌باشد 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 می‌تواند بیشترین عمق نفوذ سوخت را با کمترین تلفات فشار سکون ایجاد نماید.