بررسی عددی اثرات هندسه تخلخل در طراحی بستر تجزیه پیشران های تک سوخت

ایده طراحی هندسی بستر متخلخل کاتالیستی برای محفظه تجزیه سوخت در پیشران های تک سوخت با به کارگیری شبیه سازی عددی جریان توربولنت در مقیاس حفره در این مقاله ارائه شده است. روش عددی شبیه سازی گردابه های بزرگ (ال. ای. اس.) به منظور شبیه سازی ساختارهای جریان توربولنت در میدان جریان به کار رفته است. کارآیی و قابلیت اطمینان نتایج به دست آمده از روش شبیه سازی عددی با حل یک مساله نمونه مشخص شده است. نتایج در مقایسه با داده های تجربی همخوانی بسیار مناسبی را نشان می دهند که بیانگر صحت روند حل عددی و مدل های استفاده شده است. ویژگی های جریان توربولنت در دو هندسه مختلف با روش عددی بررسی شده است. نتایج با هدف سنجش اثربخشی تغییرات هندسی بر پارامترهای مرتبط با واکنش کاتالیستی ارائه و تحلیل شده است. تمام شبیه سازی ها بدون در نظر گرفتن واکنش شیمیایی و به شکل جریان سرد انجام گرفته است و میزان دقیق اثربخشی بهبود هندسه بر ویژگی های جریان واکنشی در قالب مقادیر عددی ارائه نشده است. با توجه به شناخته شده بودن اثرگذاری اتلاف و مقیاس های طولی بر نرخ واکنش و اختلاط، این کمیت ها به عنوان پارامترهای اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. تفاوت مقیاس های طولی و نرخ اتلاف در جریان های بررسی شده در دو هندسه مختلف به طور آشکار نشان گر اثربخشی تغییرات هندسی بستر متخلخل بر ویژگی های جریان است. علاوه بر ایجاد ساختارهای منظم و قابل کنترل در هندسه ارائه شده، تنش برشی روی دیواره به طور چشمگیری کاهش می یابد که باعث افزایش عمر لایه کاتالیستی روی سطح بستر متخلخل خواهد شد.

کلیدواژه ها:

Porous media ، Monopropellant ، Turbulence ، Large Eddy Simulation ، بستر متخلخل ، پیشران تک سوخت ، جریان توربولنت ، شبیه سازی گردابه های بزرگ