بررسی دینامیک جریان برشی محوری گذر-بحرانی در شعله کرایوژنیک متان-اکسیژن مایع و هیدروژن _کسیژن مایع با استفاده از SLFM گاز واقعی

در مقاله حاضر، دینامیک جریان شعله های گذربحرانی برشی محوری متان-اکسیژن مایع و هیدروژن-اکسیژن مایع مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور صحه گذاری، نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است. از مدل k-ε استاندارد برای شبیه سازی آشفتگی استفاده شده است. به منظور برهمکنش احتراق و آشفتگی، از مدل فلیملت پایا (SLFM) با جداول گاز واقعی استفاده شده است. جداول مربوط به مدل فلیملت در شرایط گاز واقعی از نرم افزار منبع باز کانترا استخراج شده است. در ابتدا مشاهده می شود که علی رغم تفاوت قابل توجه در فضای فیزیکی بین شرایط گاز واقعی و گاز ایدیال برای شعله متقابل در محیط کسر مخلوط تفاوت قابل توجهی وجود ندارد، با این حال، در شرایط نزدیک خاموشی تفاوت بین حال گاز واقعی و گاز ایدیال وجود دارد. با بررسی رفتار شعله گذربحرانی برشی محوری مشاهده می شود که تاثیر عمده در شکل شعله ناشی از تغییرات نسبت شار جرمی سوخت و اکسنده است. با افزایش میزان نسبت شار جرمی سوخت به اکسنده، به دلیل افزایش گرانروی آشفتگی و درنتیجه انتقال حرارت به هسته چگال اکسیژن، پدیده شبه جوشش با سرعت و نرخ بیشتری رخ می دهد و درنتیجه طول شعله کاهش می یابد. در شعله متان-اکسیژن مایع، به دلیل چگالی بیشتر متان، در نسبت شار جرمی های کمتر (در حدود 5)، گردابه پیشانی شعله شکل می گیرد، در حالی که برای شعله هیدروژن در نسبت شار جرمی 25 گردابه پیشانی شعله شکل می گیرد.