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Understanding scramjet combustion using LES of the HyShot II combustor

Nordin-Bates, K. und Fureby, Christer und Karl, Sebastian und Hannemann, Klaus (2016) Understanding scramjet combustion using LES of the HyShot II combustor. Proceedings of the Combustion Institute, 36 (2), Seiten 2893-2900. Elsevier. doi: 10.1016/j.proci.2016.07.118. ISSN 1540-7489.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1016/j.proci.2016.07.118

Kurzfassung

Detailed understanding of the physical processes occurring in the combustor of a scramjet engine is crucial for enabling this technology and is considered the most promising for hypersonic flight. Laboratory, ground testing, and flight-testing experiments, together with simulations, comprise the tools available to fill the current gap in scramjet combustor knowledge. Here, a computational study has been carried out for the HyShot II scramjet combustor using Large Eddy Simulation (LES) models together with one skeletal and one comprehensive reaction mechanism. Based on a survey of the experimental data available for the HyShot II combustor, we focus on the High Enthalpy Shock Tunnel Göttingen (HEG) operating condition XIII, emulating flight conditions at 28 km altitude. To account for slight experimental run-to-run variations, two simulations are performed at different equivalence ratios. The LES are found to capture the experimental wall-pressure and heat-flux data well compared to the measurement data, with marginal influence of the reaction mechanism. The LES results are subsequently used to analyze the flow, mixing, and combustion processes involved. The tools employed include conventional, as well as recently developed methods, such as the Takeno flame index and Chemical Explosive Mode Analysis. These methods give a concise description of the interactions between flow, fuel–air mixing, and combustion, and it is discovered that supersonic combustion is a combination of auto-ignition and non-premixed flame regions and self-igniting fronts. Furthermore, ignition is enabled by shocks, and the supersonic flame is very different in nature to subsonic turbulent flames.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/109731/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:www.elsevier.com/locate/proci Published online: 05. Oktober 2016 Computational Materials Science
Titel:Understanding scramjet combustion using LES of the HyShot II combustor
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Nordin-Bates, K.Defense Security Systems Technology, Swedish Defense Research Agency –FOI, SE 147 25 Tumba, Stockholm, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fureby, ChristerDefense Security Systems Technology, Swedish Defense Research Agency –FOI, SE 147 25 Tumba, Stockholm, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karl, SebastianSebastian.Karl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5558-6673NICHT SPEZIFIZIERT
Hannemann, KlausKlaus.Hannemann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9653-4087NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:5 Oktober 2016
Erschienen in:Proceedings of the Combustion Institute
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:36
DOI:10.1016/j.proci.2016.07.118
Seitenbereich:Seiten 2893-2900
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTElsevierNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Combustion science
ISSN:1540-7489
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Supersonic combustion; Scramjet; LES; Finite-rate chemistry; Comprehensive chemistry
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Raumtransport
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R RP - Raumtransport
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Raumfahrzeugsysteme - Anlagen u. Messtechnik (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge
Hinterlegt von: Bachmann, Barbara
Hinterlegt am:04 Jan 2017 10:48
Letzte Änderung:05 Nov 2020 18:14

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