Numerical simulation of cantilevered ramp injector flow fields for hypervelocity fuel/air mixing enhancement
Notice bibliographique
Résumé
Increasing demand for affordable access to space and high speed terrestrial transport has spawned research interest into various air-breathing hypersonic propulsion systems. Propulsion concepts such as the supersonic combustion ramjet (scramjet) and the shock-induced combustion ramjet (shcramjet) utilize oxygen freely available in the atmosphere and thereby substantially reduce the weight penalty of on-board oxidizer tankage used in rocket based systems. Of key importance to the ultimate success of an air-breathing concept is the ability to efficiently mix the fuel with atmospheric air. In the case of a hypersonic air-breather the challenge is accentuated due to the requirement of supersonic combustion. Flow velocities through the combustor on the order of thousands of meters per second provide the fuel and air with only a brief time to adequately combine. Contemporary mixing augmentation methods to address this issue have focused on fuel injection devices which promote axial vortices to enhance the mixing process. Much research effort has been expended on investigation of ramp injectors for this purpose. The present study introduces a new ramp injector design, based on the conventional ramp injector, dubbed the cantilevered ramp injector. A two-pronged numerical approach was employed to investigate the mixing performance and characteristics of the cantilevered injector consisting of, (1) comparison with conventional designs and (2) a parametric study of various cantilevered injector geometries. A laminar, three-dimensional, multispecies flowsolver was developed in generalized coordinates to solve the Navier-Stokes equations for the flow fields of injected H2 into high-enthalpy air. The scheme consists of an upwind TVD scheme for discretization of the convective fluxes coupled with a semi-implicit LU-SGS scheme for temporal discretization. Through analysis of the numerical solutions, it has been shown that the cantilevered ramp injector is a viable fuel injection system facilitating enhanced mixing of fuel and air. Comparison with conventional designs have revealed a competitive and, in most cases, superior design in the context of mixing performance. A strong counter-rotating vortex pair generated under the cantilevered injector was shown to be the distinguishing characteristic of this design and largely accounted for improved mixing performance. Results also elucidated the importance of a coupled design approach between the fuel injector and propulsive duct to optimize mixing performance.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».