ارائه یک روش کاربردی برای شبیه‌سازی عددی دوبعدی موتور دتونیشن چرخشی با بیش از یک موج چرخان

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

3 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

doi
چکیده

یکی از روش‌های احتراقی که در دو دهه‌ اخیر توسعه‌یافته است اما هنوز به‌صورت کامل عملیاتی و تجاری نشده است استفاده از موج دتونیشن به‌صورت پیوسته و تنها با یک‌بار راه‌اندازی اولیه در محفظه احتراق است. این روش را، احتراق دتونیشن چرخشی (Rotating Detonation Combustion) یا به‌اختصار RDC می‌نامند. در این مقاله ضمن معرفی احتراق دتونیشن چرخشی؛ این فرآیند نیز به‌صورت دو موجی شبیه‌سازی‌شده است. همچنین روشی ارائه می‌گردد که با در نظر گرفتن فیزیک مسئله، می‌توان هر تعداد موج را در محفظه احتراق شبیه‌سازی نمود. در این روش با در نظر گرفتن شرایط مرزی پریودیک در امتداد انتشار موج در حالت دوبعدی، موج دتونیشن به‌صورت پیوسته و چرخشی درآمده و با تنظیم کد مناسب ( UDF:User Define Function) برای اعمال شرط ‌مرزی در ورودی، تزریق به دامنه را مدیریت کرده به‌صورتی که در جلوی موج، همیشه مواد واکنش‌دهنده تازه موجود باشد تا حرکت موج ادامه پیدا کند و در هنگام عبور موج و افزایش فشار، کار تزریق متوقف گردد و پس از دور شدن موج و افت فشار، دوباره تزریق از سر گرفته شود. به‌منظور انتشار یک‌طرفه دتونیشن قبل از رسیدن به شرایط انتشار پیوسته، از شرط مرزیِ دیواره در مرزهای پریودیکِ حالتِ پیوسته، استفاده‌شده است. با به‌کارگیری شرایط اولیه مناسب، قسمت گذار از موج دفلگریشن به دتونیشن حذف‌شده و هزینه محاسبات کاهش‌یافته است. علی‌رغم ساده‌سازی‌ها در مدل، درصد خطا در پیش‌بینی سرعت موج دتونیشن در این مقاله تک‌رقمی است.