مطالعه عددی پایداری شعله در جریان مافوق صوت با استفاده از جت پلاسما

یکی از اهداف صنعت هوافضا، کاهش هزینه عملیات های فضایی به خصوص برای مقرون به صرفه کردن سفرهای فضایی به ماوراء جو از دیدگاه اقتصادی می باشد. موتورهای اسکرم جت به دلیل استفاده از اکسیژن موجود در جو به عنوان اکسید کننده ، موجب کاهش وزن موتور و در نتیجه کاهش هزینه های عملیاتی می گردند، لذا پیشرفت و توسعه این فناوری از اهداف مهم صنعت هوافضا به شمار می آید.ولی برخی مشکلات مانع صنعتی شدن این تکنولوژی شده است. یکی از مشکلات اساسی این نوع تکنولوژی ایجاد اشتعال و استفاده از یک شیوه مناسب برای پایداری شعله می باشد. با روشهای مختلفی می توان شعله پایدار نمود از جمله استفاده از پله و یا حفره که با ایجاد یک ناحیه گردابه ای محیط مناسبی پایدار نمودن شعله فراهم می نماید . اما برای ایجاد اشتعال در این شیوه ها به یک سیستم مجزا نیز نیاز دارد. این شیوه ها، شیوه های غیر فعال می نامند. جت پلاسما یک شیوه نوین محسوب می شود که ضمن ایجاد اشتعال یک شرایط مناسب برای پایداری شعله نیز فراهم می آورد.در این پروژه به مطالعه عددی جت پلاسما و تاثیر آن روی ایجاد اشتعال و پایداری شعله هیدروژن پرداخته شده است. در این راستا تاثیر نوع گاز مصرفی جت پلاسما ، مکان تزریق جت پلاسما نسبت به مکان تزریق جت سوخت ، افزایش توان الکتریکی ورودی جت پلاسما و استفاده همزمان از دو جت پلاسما روی پایداری شعله مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر استفاده همزمان از پله و جت پلاسما را روی پایداری شعله بررسی کرده و در این راستا افزایش ارتفاع پله نیز مورد مطالعه عددی قرار گرفته است. برای مطالعه عددی از یک کد عددی، از روش تی وی دی ضمنی بالادستی با دقت مرتبه دو به همراه روش مشخصه های محلی به منظور شبیه سازی جریان غیر دایم و چند بعدی سیال توام با واکنش شیمیایی در دستگاه مختصات منحنی الخط عمومی استفاده شده است. برای شبیه سازی جریانهای توربولانس از مدل توربولانس بالدوین – لومکس استفاده شده است.