Étude numérique du transitoire d'injection adapté au fonctionnement d'un moteur fusée à détonation rotative
| Autor: | Dmitry Davidenko, Francis Dupoirieux, Thomas Gaillard |
|---|---|
| Přispěvatelé: | DMPE, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Palaiseau], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE), C. Bonnal, M. Calabro, S. Frolov, L. Galfetti, F. Maggi |
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
Propellant
020301 aerospace & aeronautics Thermal efficiency Work (thermodynamics) Materials science business.industry [SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment DETONATION CONTINUE Detonation 02 engineering and technology Mechanics Injector Propulsion 01 natural sciences 010305 fluids & plasmas law.invention SIMULATION NUMERIQUE 0203 mechanical engineering law 0103 physical sciences Rocket engine Combustion chamber INJECTION business |
| Zdroj: | Progress in propulsion physics C. Bonnal; M. Calabro; S. Frolov; L. Galfetti; F. Maggi. Progress in propulsion physics, 11, EDP Sciences, pp.347-370, 2019, 978-5-94588-228-7. ⟨10.1051/eucass/201911347⟩ |
| DOI: | 10.1051/eucass/201911347⟩ |
| Popis: | International audience; Detonation applied to propulsion could result in a promising increase of the thermodynamic efficiency of the engine cycle. Numerical simulations of the detonation propagating in the Continuous Detonation Wave Rocket Engine (CDWRE) are currently performed but still do not account for realistic injection process. The assumption of an ideal injected premix is generally chosen for convenience to obtain theoretical results. Comparison of the numerical results with experiments is difficult because of the clear difference of the injection configurations. Some physical aspects of the separate injection of the components used in experiments are not clearly assessed. This study is included in a wider numerical project aimed at designing and optimizing a realistic CDWRE. The optimization process is presently focused on the injector. One element of the injection hole pattern is considered assuming that this element is periodically repeated over the injector head. The aim of the work presented here is to model and analyze the refill process of the components in the combustion chamber behind the rotating detonation. The simulation starts just after the passage of the detonation over the considered injection element. This simulation gives information on the way the injected propellants recreate the reactive mixture for the next detonation. In the first step, two-dimensional (2D) computations helped us to set up the methodology and to study the dynamic response of the fresh components injected. A comparison between 2D homogeneous and separate injections is provided. In the second step, three-dimensional (3D) computations have been performed with a separate injection suitable for the CDWRE operation. Some performance parameters are evaluated such as mixing efficiency or filling of the domain.; La détonation appliquée à la propulsion pourrait conduire à une augmentation prometteuse du rendement thermodynamique du cycle moteur. Les simulations numériques actuelles de la propagation d'une détonation dans un moteur fusée à détonation rotative (CDWRE) ne tiennent pas compte d'une injection réaliste en majorité. On adopte généralement l'hypothèse simplificatrice de l'injection d'un prémélange pour obtenir des résultats théoriques. La comparaison entre les résultats numériques et expérimentaux est difficile par la nette différence entre les configurations d'injection utilisée. Quelques aspects physiques de l'injection séparée des ergols utilisée dans les expériences ne sont pas encore bien connus. Cette étude est incluse dans un projet numérique plus large destiné à concevoir et optimiser un CDWRE réaliste. La procédure d'optimisation est ici centrée sur l'injecteur. Un élément du motif d'injection constitué de trous est considéré en supposant que cet élément est périodiquement répété sur le plan d'injection. Le but de ce travail est de modéliser et d'analyser le processus de réinjection des ergols dans la chambre de combustion derrière la détonation rotative. La simulation commence juste après le passage de la détonation au-dessus de l'élément d'injection considéré. Cette simulation donne des informations sur la façon dont l'injection des ergols permet de recréer la couche de mélange réactive pour la prochaine détonation. Premièrement, des simulations 2D ont permis de mettre en place la méthodologie et d'étudier la réponse dynamique du mélange frais injecté. Une comparaison entre les résultats 2D d'injections homogène et séparée est montrée. Ensuite, des simulations 3D ont été réalisées avec une injection séparée adaptée au fonctionnement du CDWRE. Quelques indices de performance sont évalués comme l'efficacité de mélange et le remplissage du domaine. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|