About Stabilization of Hydrogen Detonative Combustion in Convergent-divergent Nozzle
It is considered detonative combustion of hydrogen-air mixtures coming in axisymmetric convergent-divergent nozzle at Mach number Mo ≥ 7. The reality of initiation and stabilization of hydrogen detonative combustion is numerically shown at incoming flow Mach number Mo less then 9 for altitudes up to 16 km. Mixture leaning promotes the stabilization if incoming flow Mach number is decreased. Heat release effectivity increases together with the altitude. The central body “cylinder-conic” is the effective tool of hydrogen detonative combustion control.
Рассматривается детонационное горение водородовоздушной смеси, поступающей в осесимметричное конвергентно-дивергентное сопло в потоке с числом Маха Mo ≥ 7. Численно показана возможность инициирования и стабилизации детонационного горения на высотах до 16 км при числе Маха набегающего потока Мo не превышающем 9. При уменьшением Мo стабилизации способствует обеднение смеси. С высотой растет эффективность тепловыделения. Центральное тело «цилиндр-конус» является эффективным инструментом управления детонационным горением водорода в сопле Лаваля.
сопло Лаваля, сверхзвуковой поток, диск Маха, водородовоздушная смесь, инициирование детонации, детонационное горение, температура торможения, тяга.
1. Trotsyuk A.V., Kudryavtsev A.N., Ivanov M.S. Numerical investigations of detonation waves in supersonic steady flows // Pulse and Continuous Detonation Propulsion / Eds. G. Roy et al. M.: TORUS PRESS, 2006. P. 125–138. 2. Крайко А.Н. «Теоретическое и экспериментальное обоснование концепции…» //Импульсные детонационные двигатели. Под ред. С.М. Фролова. М.: Торус Пресс, 2006. С. 569–590 3. Туник Ю.В. Стабилизация детонационного горения в высокоскоростном потоке водород-кислородной смеси// МЖГ, Изв. РАН. 2008, № 6, с. 130 – 135. 4. Ждан С.А. Математическое моделирование непрерывной спиновой детонации в кольцевой камере сгорания при сверхзвуковой скорости потока// ФГВ. 2008. Т. 44. № 6. С. 83-91. 5. Fan H.Y., Lu F.K. Numerical modelling of oblique shock and detonation wave induced in a wedged channel // Proc. Inst. Mech. Engineers. Pt G: J. Aerospace Engng. 2008. V. 222.5. P. 687–703. 6. Т.А. Журавская, В.А. Левин Исследование некоторых способов стабилизации детонационной волны в сверхзвуковом потоке // МЖГ. Изв. РАН. 2012. № 6. С.126 – 136. 7. Туник Ю.В. Численное моделирование детонационного горения водородовоздушных смесей в сопле Лаваля// МЖГ, Изв. РАН 2010. № 2. С. 107 – 114. 8. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т.2.Издательство «Наука», главная редакция физико-математической литературы. Москва, 1970. 568 с. 9. Туник Ю.В. Детонационное горение водорода в сопле Лаваля с центральным коаксиальным цилиндром// Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 5. С. 142-148. 10. Годунов С.К., Забродин А.В., Иванов М.Я. и др. Численное решение многомерных задач газовой динамики. - М.: Наука, 1976. - 400с. 11. Тилляева Н.И. Обобщение модифицированной схемы С.К. Годунова на произвольные нерегулярные сетки// Ученые записки ЦАГИ. 1986. Т.XVII. № 2. С. 18-26. 12. Азатян В.В., Андрианова З.С., Иванова А.Н. Моделирование ингибирования распространения пламени в водородовоздушной среде// Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 4. С. 483-491. 13. Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ/ Пер. с англ. Г.Л. Агафонова. Под ред. П.А. Власова. — М.: Физматлит, 2003. - 352 с. 14. Starik A.M., Titova N.S., Sharipov A.S.. Kinetic mechanism of H2-O2 ignition promoted by singlet oxygen O2(a1∆g) // Deflagrative and det- onative combustion / Ed. by G. D. Roy, S. M. Frolov. — Torus Press. Moscow, 2010. Pp. 12-19. 15. Гурвич Л.В., Вейц И.В., МедведевВ.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник. Т.1. Кн.2. М.: Наука, 1978. 327с. 16. Черный Г.Г., Чернявский С.Ю., Баулин Н.Н. Движение с большой скоростью тел в смеси водорода с воздухом// ДАН СССР. 1986. Т.290. №1. С. 44-47.
