模拟2马赫的乙烯/空气反应混合物在空腔火焰支架内以马赫2流量进行模拟

科学领域:

• 航空航天工程 航空航天工程
• 计算流体动力学的流体动力学.
• 燃烧科学 燃烧科学

背景情况:

• 喷气式发动机的开发依赖于超音速反应流的精确模拟.
• 火焰支架腔是影响燃烧稳定性和效率的关键组件.
• 雷诺兹-平均纳维尔-斯托克斯 (RANS) 模型是这种制度中工程模拟的标准.

研究的目的:

• 评估不同RANS流模型的性能,以模拟火焰支架腔中的超音速反应流.
• 为了比较两个不同的化学动力学机制的有效性.
• 为工程应用确定最适合的RANS模型和化学机制.

主要方法:

• 使用四种RANS模型对马赫2的火焰支架腔进行模拟:k-ε,可实现的k-ε,k-ω SST和-f.
• 用两个不同的化学动力学机制来处理反应的流量.
• 模拟结果与实验数据和空军研究实验室 (AFRL) 之前的模拟结果进行比较.

主要成果:

• 动荡模型表现出卓越的性能,经常与高保真度混合RANS/Large Eddy模拟 (LES) 结果相匹配或超过.
• 当与研究的RANS模型相结合时,较小的化学机制产生了更好的准确性.
• 该研究提供了对RANS模型在这种复杂的流量模式中的适用性进行定量评估.

结论:

• 推使用f模型来模拟火焰支架腔中的超音速反应流.
• 优化化学机制大小对于基于RANS的scramjet模拟至关重要.
• RANS模型,特别是 - - f,为scramjet燃烧器设计提供了一种可行和高效的方法.