Badanie wymiany ciepła za falą detonacyjną

• Autorzy: Kublik D.

Warianty tytułu

EN

Investigation of heat transfer behind detonation wave

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wartykule przedstawiono wyniki badań nad wymianą ciepła za falą detonacyjną propagującą w jednorodnej, stacjonarnej mieszaninie H2-O2. Badania przeprowadzone zostały na poziomie eksperymentalnym jak i teoretycznym. Część eksperymentalna skupia się na szybkim pomiarze temperatury na drodze, propagującej w rurze uderzeniowej, fali detonacyjnej, na podstawie którego wyznaczyć można strumień ciepła przekazywany do ścianki. Wyniki eksperymentów porównane zostały z wynikami obliczeń teoretycznych. Obliczenia przeprowadzone zostały w oparciu o model analityczny zaproponowany przez Sichela i Davida [1], w którym jako parametry wejściowe wykorzystano wyniki symulacji CFD (Obliczeniowej Mechaniki Płynów, ang. Computational Fluid Dynamics) nielepkiego, reagującego gazu. Uzyskane wyniki posłużą do oceny możliwości chłodzenia komory spalania wykorzystującej zjawisko wirującej detonacji.

EN

Investigation of heat transfer behind detonation wave that propagates in stationary, homogeneous H2-O2 mixture is described in this article. Investigation was conducted both experimentally and theoretically. Experiments were carried in the shock tube, and focused on fast temperature measurements which were the basis for evaluation of heat flux behind detonation wave. Calculations were conducted using analytical model proposed by Sichel and David. Input parameters for the model were obtained via CFD simulations of reactive, compressible, inviscid flow. The results will be useful for evaluation of heat transfer in Rotating Detonation Combustion Chamber.

Słowa kluczowe

PL

detonacja; wymiana ciepła; silnik rakietowy

EN

detonation; heat transfer; rocket engine

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1 (234) March 2014
• Strony: 116--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18, rys., schem., wykr., wzory

Twórcy

autor

Kublik D.

• Centrum Technologii Kosmicznych, Instytut Lotnictwa
• Zakład Silników Lotniczych, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] M. Sichel, T. S. David. (1966). Transfer Behind Detonations in H2-O2 Mixtures. AIAA Journal Vol. 4, No. 6
• [2] P. Wolański. (2013). Detonative propulsion. Proceedings of the Combustion Institute 34 pp. 125-158
• [3] F. K. Lu, E. M. Braun, L. Massa, D. R. Wilson, Rotating Detonation Wave propulsion: Experimental Challenges, Modeling, and Engine Concepts. In 47th IAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 2011, San Diego, California
• [4] J. Kindracki. (2008). Badania Eksperymentalne i Symulacje Numeryczne Procesu Inicjacji Wirującej Detonacji Gazowej, Rozprawa Doktorska, Politechnika Warszawska.
• [5] E. Wintenberger, J. E. Shepherd. (2006). Thermodynamic cycle analysis of propagating detonations. Journal of Propulsion and Power, vol. 22, issue 3, pp: 694-698
• [6] J. H. S. Lee (2008), The Detonation Phenomenon, Cambridge University Press
• [7] J. Kindracki, A. Kobiera, P. Wolański, Z. Gut, M. Folusiak, K. Świderski. (2011). Experimental and Numerical Research on the Rotating Detonation Engine in Hydrogen-air Mixtures. Advances in Propulsion Physics. Edited by S. Frolov, Torus Press, 2011, 35-62;
• [8] J. Kindracki, A. Kobiera, P. Wolański. (2009). Experimental and Numerical Research on Rotating Detonation in Small Rocket Engine Model. Combustion Engines - Silniki Spalinowe, Nr 2009-SC2
• [9] F. Falempin. (2008). Continuous Detonation Wave Engine. Advances on Propulsion Technology for High-Speed Aircraft, pp. 8-1 – 8-16.
• [10] J. A. Nicholls, R. E. Cullen. (1964). The Feasibility of a Rotating Detonation Wave Rocket Motor, University of Michigan. ( RPL-TDR-64-113)
• [11] H. Mirels. (1956). Boundary Layer Behind Shock or Thin Expansion Wave Moving Into Stationary Fluid. NACA Technical Note 3712
• [12] D. R. White. (1961). Turbulent Structure of Gaseous Detonation. Physics of Fluids, Vol. 4, No. 4
• [13] R. A. Hartunian, A. L. Russo, P.V. Marrone. (1955). Boundary Layer Transition and Heat Transfer in Shock Tubes. Journal of Aerospace Sciences, vol. 27, pp. 585-587,
• [14] J. H. Ferziger, M. Peric. (2002). Computational Methods for Fluid Dynamics, 3rd edition, Springer, London
• [15] A. Kobiera. (2004). Badanie Inicjacji Warstw Wysokoenergetycznych Przez Detonację Gazową, Rozprawa Doktorska, Politechnika Warszawska
• [16] S. Gordon, B. McBride. (1971). Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions, Rocket Performance, Incident and Reflected Shocks, and Chapman-Jouget Detonations, NASA SP-273
• [17] D. L. Schultz, T. V. Jones. (1973). Heat-Transfer Measurements in Short-Duration Hypersonic Facilities, Agard Library, AGARD-AG-165, Feb.
• [18] Aachen University, Coaxial thermocouples for fast heat flux measurement. Retreived May 19, 2014 from http://www.swl.rwth-aachen.de/en/industry-solutions/thermocouples/