سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

بررسی عددی اثر پارامترهای هندسی شعله‌نگه‌دار حفره‌ای بر عملکرد احتراقی موتورهای رم‌جت و اسکرَم‌جت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه منهدسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
2 کروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد
10.22034/jfnc.2026.566615.1453
چکیده
در موتورهای رم‌جت و اسکرَم‌جت، به دلیل سرعت بسیار بالای جریان ورودی به محفظه احتراق، پایداری شعله و اختلاط مؤثر سوخت و هوا با چالش جدی روبه‌رو است. یکی از روش‌های کارآمد برای افزایش زمان ماند سوخت و ایجاد ناحیه بازچرخشی مناسب جهت افزایش بازده احتراق، استفاده از شعله‌نگه‌دارهای حفره‌ای است. باوجود کاربرد گسترده این روش، تأثیر هندسه حفره بر عملکرد احتراق در هر دو موتور رم‌جت و اسکرَم‌جت، به‌ویژه در شرایط گرم، هنوز نیازمند بررسی جامع است. هدف این پژوهش، مطالعه عددی اثر پارامترهای هندسی حفره شامل ارتفاع، طول و زاویه سطح شیب‌دار انتهایی بر بازده احتراق در دو موتور رم‌جت و اسکرَم‌جت است. برای این منظور، شبیه‌سازی‌ها با استفاده از نرم‌افزار ANSYS Fluent و مدل آشفتگی SST k–ω به‌صورت تراکم‌پذیر، در حالت گرم و با سوخت هیدروژن انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش ارتفاع حفره در هر دو موتور موجب بهبود بازده احتراق می‌شود. کاهش طول حفره نیز می‌تواند بازده احتراق را در هر دو موتور افزایش دهد. این یافته‌ها می‌توانند مبنایی برای بهینه‌سازی هندسه شعله‌نگه‌دار در موتورهای فراصوتی آینده باشند.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Numerical investigation of the effects of cavity flameholder geometric parameters on the combustion performance of ramjet and scramjet engines

نویسندگان English

Milad Mehrpooya 1
sajad rastgoo 2
Javad Sepahi-Younsi 3
1 Mechanical Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Mechanical Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad. Iran
3 Mechanical Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده English

In ramjet and scramjet engines, due to the very high velocity of the incoming flow into the combustion chamber, efficiency and effective fuel–air mixing face significant challenges. One efficient method to increase fuel residence time and create a suitable recirculation zone for stable combustion is the use of cavity flameholders. Despite the widespread application of this method, the effect of cavity geometry on combustion performance in both ramjet and scramjet engines, especially under heated conditions, still requires comprehensive investigation. The aim of this study is to numerically investigate the effect of cavity geometric parameters—including height, length, and ramp angle—on combustion efficiency in both ramjet and scramjet engines. For this purpose, simulations were performed using ANSYS Fluent with the SST k–ω turbulence model in a compressible, hydrogen-fueled combustion configuration. The results indicate that increasing the cavity height in both engines improves combustion efficiency. Reducing the cavity length can also enhance combustion efficiency in both engines. These findings can serve as a basis for optimizing flameholder geometry in future supersonic engines.

کلیدواژه‌ها English

Ramjet engine
Scramjet engine
cavity flameholder
hydrogen combustion
combustion efficiency

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 02 اردیبهشت 1405