基于小火焰进度变量的十喷注器火箭发动机燃烧动力学
流体动力学
2023-07-24 v2
摘要
采用可压缩小火焰进度变量（FPV）模型与脱体涡模拟（DES）对十喷注器火箭发动机的燃烧不稳定性进行了计算研究。基于 OpenFOAM 4.1 开发了 C++ 代码以应用该燃烧模型。针对背景压力 200 bar 下的甲烷/氧气燃烧，使用 12 组分化学机理生成了小火焰表。发现该高压水平下的火焰结构与远低压力下的火焰结构相似。确定了用幂律重新标定进度变量的反应速率以考虑压力效应。还采用单步动力学（OSK）模型模拟燃烧，与 FPV 模型进行比较。对 FPV 和 OSK 模型均在局部识别了预混火焰与扩散火焰。燃烧不稳定性研究表明，FPV 模型以 3200 Hz 的第一纵向与第一切向组合模态为主，而 OSK 模型倾向于 2600 Hz 的纯第一切向模态。讨论了压力振荡、非定常横向流与螺旋度涨落之间的耦合。还初步研究了由燃烧室声学振荡驱动的喷注器内共振。
引用
@article{arxiv.2211.06594,
title = {Combustion Dynamics of Ten-injector Rocket Engine Using Flamelet Progress Variable},
author = {Lei Zhan and Tuan M. Nguyen and Juntao Xiong and Feng Liu and William A. Sirignano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.06594},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2108.12046