دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
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 روشبا 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.
Holzwarth, H, “Compound Gas Turbine and Method of Producing Power Therewith”; US Patent 1982664, 1934.##
Akbari, P., Nalim, R., and Mueller, N. “A Review of Wave Rotor Technology and Its Applications”, J. Eng. gas turb. Power, Vol. 128, No. 4, pp. 717-735, 2006.##
Zhdan, S., Bykovskii, F., and Vedernikov, E. “Mathematical Modeling of a Rotating Detonation Wave in a Hydrogen-Oxygen Mixture”, Combust. Expl. Shock. Wave, Vol. 43, No. 4, pp. 449-459, 2007.##
Liu, SJ., Lin, ZY., Liu, WD., Lin, W., and Sun, MB. “Experimental and Three Dimensional Numerical Investigations on H2/Air Continuous Rotating Deton. Wave”, Proc. of The IME, Part G, J. Aero. Eng, Vol. 227, No. 2, pp. 326-341, 2013.##
Mazaheri, K., Mahmoudi, Y., and Radulescu, M. I. “Diffusion and Hydrodynamic Instabilities in Gaseous Detonations”, Combust. Flame, Vol. 159, No. 6, pp. 2138-2154, 2012.##
Mahmoudi, Y., Mazaheri, K. and Parvar, S. “Hydrodynamic Instabilities and Transverse Waves in Propagation Mechanism of Gaseous Detonations”, Acta Ast., Vol. 91, pp. 263-282, 2013.##
Mahmoudi, Y. and Mazaheri, K. “Triple Point Collision and Hot spots in Detonations with Regular Structure”, Combust. Sci. Technol., Vol. 184, No. 7-8, pp. 1135-1151, 2012.##
Mazaheri, K., Mahmoudi, Y., Sabzpooshani, M., and Radulescu, M. I. “Experimental and Numerical Investigation of Propagation Mechanism of Gaseous Detonations in Channels with Porous Walls”, Combust. Flame, Vol. 162, No. 6, pp. 2638-2659, 2015.##
Mahmoudi, Y. and Mazaheri, K. “High Resolution Numerical Simulation of Triple Point Collision and Origin of Unburned Gas Pockets in Turbulent Detonations”, Acta Ast., Vol. 115, pp. 40-51, 2015.##
Singh, S., Powers, J. M., and Paolucci, S. “Multidimensional Detonation Solutions from Reactive Navier-Stokes Equations”, Proc. of The 37th AIAA ASME, Reno, Nevada, January 11-14, 1999.##
Mahmoudi, Y., Karimi, N., Deiterding, R., and Emami, S. “Hydrodynamic Instabilities in Gaseous Detonations: Comparison of Euler, Navier–Stokes, and Large-Eddy Simulation”, J. Prop. Power, Vol. 30, No. 2, pp. 384-396, 2014.##
Ma, F., Choi, J.Y. and Yang, V. “Thrust Chamber Dynamics and Propulsive Performance of Single-Tube Pulse Detonation Engines”, J. Prop. Power, Vol. 21, No. 3, pp. 512-526, 2005.##
Yi, T.H., Lou, J., Turangan, C., Khoo, B. C., and Wolanski, P. “Effect of Nozzle Shapes on The Performance of Continuously Rotating Detonation Engine”, Proc. of The 48th AIAA ASME, Orlando, Florida, January 4-7, 2010.##
TaoYe, S. and JianPing, W. “Change in Continuous Detonation Wave Propagation Mode from Rotating Detonation to Standing Detonation”, Chin. Phys. Lett, Vol. 27, No. 3, p. 034705, 2010.##
ShiJie, L., ZhiYong, L., MingBo, S., and WeiDong, L. “Thrust Vectoring of a Continuous Rotating Detonation Engine by Changing The Local Injection Pressure”, Chin. Phys. Lett, Vol. 28, No. 9, 2011.##
Anbarlooei, M.M. and Ebrahimi, R. “Two Dimensional Numerical Simulation of The Combustion Chamber of a Special Rotating Detonation Engine”, 18th Int. Conf. of IAS, Feb.2020. (in persian)##
17. Escobar, S., Pakalapati, S. R., Celik, I., Ferguson, D., and Strakey, P. “Numerical Investigation of Rotating Detonation Combustion in Annular Chambers”, ASME TurboExpo,Paper No: GT2013 94918,V01AT04A071,2013.##
انبارلویی, محمد مرتضی, ابراهیمی, رضا, & حبیبی, امید. (1400). ارائه یک روش کاربردی برای شبیه‌سازی عددی دوبعدی موتور دتونیشن چرخشی با بیش از یک موج چرخان. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 10(1), 163-174.
MLA
محمد مرتضی انبارلویی; رضا ابراهیمی; امید حبیبی. "ارائه یک روش کاربردی برای شبیه‌سازی عددی دوبعدی موتور دتونیشن چرخشی با بیش از یک موج چرخان". مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 10, 1, 1400, 163-174.
HARVARD
انبارلویی, محمد مرتضی, ابراهیمی, رضا, حبیبی, امید. (1400). 'ارائه یک روش کاربردی برای شبیه‌سازی عددی دوبعدی موتور دتونیشن چرخشی با بیش از یک موج چرخان', مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 10(1), pp. 163-174.
VANCOUVER
انبارلویی, محمد مرتضی, ابراهیمی, رضا, حبیبی, امید. ارائه یک روش کاربردی برای شبیه‌سازی عددی دوبعدی موتور دتونیشن چرخشی با بیش از یک موج چرخان. مکانیک سیالات و آیرودینامیک, 1400; 10(1): 163-174.
)
