Numerical simulation of a rotating detonation with a realistic injector designed for separate supply of gaseous hydrogen and oxygen
| Autor: | Gaillard, Thomas, Davidenko, Dmitry, Dupoirieux, Francis |
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| Přispěvatelé: | André, Cécile, ONERA - The French Aerospace Lab [Palaiseau], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE) |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2017 |
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| Popis: | This paper presents the numerical results for a Rotating Detonation (RD) propagating in a layer of combustible mixture, created by injection of gaseous hydrogen and oxygen. 3D Large Eddy Simulations (LES) of a reacting flow have been performed in a domain of planar geometry in order to eliminate possible effects of the chamber curvature. First, the results for a 2D case with uniformly distributed premixed injection are presented to characterize the RD propagation under the most idealized conditions. Then a 3D concept is introduced for the injector composed of injection elements, whose operation in the established regime was previously studied by the authors. The RD propagation is simulated under the conditions of premixed and separate injection of the propellants at globally stoichiometric proportions. The case of separate propellant injection is the most realistic one. The computational results, represented by instantaneous and averaged flowfields, are analyzed to point out the changes in the conditions of RD propagation induced by the injection through discrete holes with respect to the distributed one and by the switching between the premixed and separated modes of injection. Macroscopic quantities, such as the detonation propagation speed, mean chamber pressure, average parameters of the mixture, and mixture efficiency are evaluated and compared in order to characterize the studied effects. Cet article présente les résultats de simulation numérique d'une Détonation Rotative (RD) se propageant dans une couche de mélange combustible, créée par une injection gazeuse de l'hydrogène et de l'oxygène. Une simulation aux grandes échelles (LES) 3D d'un écoulement réactif a été réalisée dans un domaine de géométrie plane afin de s'affranchir des possibles effets de courbure de la chambre de combustion. D'abord, les résultats pour un cas 2D avec une injection uniformément distribuée d'un prémélange sont présentés pour caractériser la propagation de la RD dans les conditions les plus idéalisées. Ensuite, on introduit un concept d'injecteur 3D, composé d'éléments d'injection, dont le fonctionnement en régime établi a été précédemment étudié par les auteurs. La propagation de la RD est simulée sous des conditions d'injection prémélangée et séparée des ergols, pour des proportions globalement stœchiométriques. Le cas de l'injection séparée des ergols et le plus réaliste. Les résultats de simulation numérique, représentés par des champs instantanés et moyennés, sont analysés pour mettre en évidence les changements de conditions de propagation de la RD induits par l'injection discrète par trous par rapport à l'injection distribuée, et en passant du régime prémélangé au régime séparée. Des quantités macroscopiques, comme la vitesse de propagation de la RD, la pression moyenne dans la chambre, les paramètres moyens du mélange et l'efficacité du mélange sont évalués et comparés afin de caractériser les effets étudiés. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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