Блог

Mar 21, 2024

Использование экструдированного алмазного мульти

Scientific Reports volume 13, Article number: 15393 (2023) Cite this article 276 Accesses Metrics details The main attention of this work is to investigate the usage of diamond multi extruded

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 15393 (2023) Цитировать эту статью

276 Доступов

Подробности о метриках

Основное внимание в этой работе уделяется исследованию использования алмазных мультиэкструдированных форсунок для распределения топлива в камере сгорания ГПВРД. В этом исследовании применялась вычислительная техника для моделирования поперечных струй топлива, выходящих из выдавленных сопел. Основное внимание уделяется оценке роли наведенных ударных волн на проникновение и распространение топливных струй. Выявлены эффекты реактивного пространства и использования кольцевого сопла в системе впрыска топлива. Результаты этой работы показывают, что зазор струи будет более эффективным для перемешивания, если также используется внутренняя струя воздуха. Также впрыск воздуха из сердцевины кольцевого сопла существенно увеличивает смешивание топлива.

Системы впрыска топлива играют решающую роль в достижении эффективного смешивания топлива в ГПВРД. ГПВРД, или ПВРД сверхзвукового сгорания, представляют собой воздушно-реактивные двигатели, предназначенные для работы на гиперзвуковых скоростях. Эти двигатели полагаются на сгорание топливно-воздушной смеси для создания тяги. Эффективное смешивание топлива необходимо для обеспечения правильного сгорания и максимизации производительности двигателя1,2,3.

Системы впрыска топлива для ГПВРД отвечают за контролируемую и эффективную подачу топлива в камеру сгорания4,5. Основная цель – добиться тщательного и быстрого смешивания топлива с поступающим воздухом, способствуя стабильному сгоранию и оптимальной производительности6,7. Для решения уникальных проблем, связанных с впрыском топлива ГПВРД, были разработаны различные технологии и конструкции форсунок8,9.

Одноэлементная форсунка — один из самых простых и часто используемых типов форсунок в прямоточных воздушно-реактивных двигателях10,11,12,13. Он состоит из одной топливной форсунки, которая впрыскивает топливо в воздушный поток. Несмотря на простоту конструкции, он может иметь такие проблемы, как неравномерное распределение топлива и ограниченный контроль над процессом смешивания топлива с воздухом14,15,16. Однако это экономически эффективное решение, которое можно использовать в определенных условиях эксплуатации17.

Многоэлементная форсунка включает в себя несколько элементов топливной форсунки, расположенных по определенной схеме18,19,20. Каждый элемент отвечает за впрыск топлива в определенное место камеры сгорания. Такая конструкция позволяет лучше контролировать распределение и смешивание топлива, что приводит к повышению эффективности сгорания21,22,23,24. Многоэлементные форсунки можно адаптировать к конкретным условиям потока, что делает их пригодными для широкого спектра рабочих режимов25,26.

В ударных форсунках используется серия топливных форсунок, которые сталкиваются друг с другом или с противоположной поверхностью, например топливной пластиной или стенкой27,28. Такая конструкция способствует интенсивному распылению и перемешиванию топлива за счет столкновения и распада топливных потоков. Импульсные форсунки обеспечивают улучшенное смешивание топлива с воздухом и повышенную стабильность сгорания29,30,31,32. Однако они могут быть более сложными в изготовлении и требовать тщательного проектирования33.

В сдвиговом коаксиальном инжекторе используется внутренний поток топлива, окруженный внешним потоком воздуха. Потоки топлива и воздуха вынуждены двигаться в противоположных направлениях, создавая между ними слой сдвига34,35. Этот сдвиговый слой улучшает распыление и смешивание топлива, что приводит к повышению эффективности сгорания. Коаксиальные форсунки сдвига известны своей способностью достигать высоких скоростей смешивания топлива с воздухом и могут выдерживать широкий диапазон условий эксплуатации36,37.

Воздушные форсунки используют сжатый воздух для распыления и смешивания топлива. Топливо впрыскивается в камеру, где высокоскоростные воздушные струи разбивают его на мелкие капли, способствуя быстрому смешиванию с поступающим воздухом. Форсунки с воздушным нагнетанием обеспечивают хороший контроль над распылением топлива и могут обеспечить эффективное смешивание топлива с воздухом. Однако они требуют отдельной подачи сжатого воздуха, что усложняет всю систему38,39.