Recent research on the rotating detonation at Warsaw University of Technology

• Autorzy: Kindracki J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1226351

Warianty tytułu

PL

Wybrane badania eksperymentalne wirującej detonacji w Politechnice Warszawskiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the recent experimental investigation of detonation in a heterogeneous mixture of kerosene and oxidizer. Research was carried out in two different stands. For research on detonation limits, a number of short test tubes of differing inner diameter were used. Various mixtures of oxygen and nitrogen were used as an oxidant, from pure oxygen to the composition of air. The main goal of the study was to determine the minimum tube diameter required for direct initiation of detonation. From measurements, the pressure courses were obtained for three cases: direct initiation, initiation behind reflected wave and without initiation. The second part of the paper describes experimental research into the initiation and propagation of rotating detonation for heterogeneous kerosene and air mixtures. The research facility with main subsystems and exemplary results are shown and described.

PL

W artykule przedstawiono wybrane badania eksperymentalne wirującej detonacji, prowadzone na Politechnice Warszawskiej. Przedstawiono dwa stanowiska badawcze, na których prowadzono badania procesu detonacji: granic występowania zjawiska detonacji dla mieszaniny ciekłej nafty i utleniacza oraz inicjacji wirowania detonacji w komorze osiowosymetrycznej. Na pierwszym stanowisku, wyznaczono zakres detonacyjności mieszaniny z wykorzystaniem różnych utleniaczy, zaczynając od czystego tlenu a kończąc na powietrzu. Uzyskane wyniki podzielono na trzy zakresy: bezpośredniej inicjacji fali detonacyjnej, inicjacji za falą uderzeniową, odbitą i brak detonacji, jako funkcję składu utleniacza oraz geometrii komory (rury detonacyjnej). W drugiej części opisano proces inicjacji wirującej detonacji w specjalnie zaprojektowanej walcowej, osiowosymetrycznej komorze detonacyjnej, z powietrzem, jako utleniaczem. Pokazano przykładowe eksperymenty oraz potwierdzono występowanie deficytu prędkości, który wynosił nawet 25%.

Słowa kluczowe

EN

rotating detonation; RDE engine; heterogeneous mixtures

PL

wirująca detonacja; silnik detonacyjny RDE; mieszaniny heterogeniczne

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4 (245)
• Strony: 37--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Kindracki J.

• Institute of Heat Engineering, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 21/25, 00-665 Warsaw

Bibliografia

• [1] Roy, G. D., Frolov, S. M., Borisov, A. A., & Netzer, D. W., 2004, "Puise deîonaîion propulsion: challenges, currenl slalus, and future perspective". Progress in Energy and Combustion Science, 30, pp. 545-672.
• [2] Rasheed, A., Furman, A., & Dean, A. J., 2005, "Experimental investigations of an axial turbine driven by a multi-tube pulsed detonation combustor system", 41st AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference, Tucson, AZ, 10-13 July 2005.
• [3] Voitsekhovskii, B. V., 1959, "Stationary detonation", Doklady Akademii Nauk SSSR, 129(6), pp. 1254-1256.
• [4] Voitsekhovskii, B. V, Mitrofanov, V. V, & Topchiyan, M. E., 1963, "Structure of the detonation front in gases". In Izdatielstvo SOAN SSSR, Novosibirsk (in Russian).
• [5] Nicholls, J. A., & Cullen, R. E., 1964, "The feasibility of a rotating detonation wave rocket motor", Technical Documentary Report No. RPL-TDR-64-113.
• [6] Bykovskii, F. A., Mitrofanov, V. V, & Vedernikov, E. F., 1997, "Continuous detonation combustion of fuel-air mixtures". Combustion, Explosion and Shock Waves, 33(3), pp. 344-353.
• [7] Bykovskii, F. A., & Vedernikov, E. F., 2003, "Continuous detonation of a subsonic flow of a propellant". Combustion, Explosion and Shock Waves, 39(3), pp. 323-334.
• [8] Bykovskii, F. A., Zhdan, S. A., & Vedernikov, E. F., 2005, "Continuous spin detonation in annular combustors". Combustion, Explosion and Shock Waves, 41(4), pp. 449-459.
• [9] Bykovskii, F. A., Zhdan, S. A., & Vedernikov, E. F., 2008, "Continuous spin detonation of hydrogen and oxygen mixtures 1: annular cylindrical combustors". Combustion, Explosion and Shock Waves, 44(2), pp. 150-162.
• [10] Wolanski, P., Kindracki, J., & Fujiwara, T., 2006, "An experimental study of small rotating detonation engine". In G. Roy, S. Frolov, & J. Sinibaldi (Eds.), Pulsed and continuous detonations. Moscow: Torus Press, pp. 332-338.
• [11] Kindracki, J., Wolanski, P., & Gut, Z., 2011, "Experimental research on the rotating detonation in gaseous fuels-oxygen mixtures". Shock Waves, 21, pp. 75-84, http://dx.doi.org/10.1007/s00193-011-0298-y.
• [12] Vasil`ev, A. A., Mitrofanov, V. V., & Topchiyan, M. E., 1987, "Detonation waves in gases", Combustion, Explosion and Shock Waves, 23(5), pp. 605-623.
• [13] Bykovskii, F. A., Zhdan, S. A., & Vedernikov, E. F., 2006, "Continuous spin detonation of fuel and air mixtures". Combustion, Explosion and Shock Waves, 42(4), pp. 463-471.
• [14] Alekseev, V. I., Dorofeev, S. B., Sidorov, V. P., & Chaivanov, B. B., 1993, "Experimental study of large-scale uncon fi ned fuel spray detonations". In A. L. Kuhl, J. C. Leyer, A. A. Borisov, & W. A. Sirignano (Eds.), Dynamics aspects of explosion phenomena: Vol. 154. Progress in astronautics and aeronautics, pp. 95-104.
• [15] Papavassiliou, J., Makris, A., Knystautas, R., Lee, J. H., Westbrook, C. K., & Pitz, W. J., 1993, "Measurements of cellular structure in spray detonation". In A. L. Kuhl, J. C. Leyer, A. A. Borisov, & W. A. Sirignano (Eds.), Dynamics aspects of explosion phenomena: Vol. 154. Progress in astronautics and aeronautics, pp. 148-169.
• [16] Kindracki Jan, 2014, "Study of detonation initiation in kerosene-oxidizer mixtures in short tubes", ShockWaves 24 pp. 603-618, DOI: 10.1007/s00193-014-0519-2.
• [17] Kindracki J., 2013, "Analysis of the experimental results of the initiation of detonation in short tubes with kerosene-oxidizer mixtures". Journal of Loss Prevention in the Process Industries 26. dd. 1515-1523.