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The impact of methane oxidation kinetics on a rocket nozzle flow

Zhukov, Victor / V. P. (2019) The impact of methane oxidation kinetics on a rocket nozzle flow. Acta Astronautica, 161, Seiten 524-530. Elsevier. doi: 10.1016/j.actaastro.2019.01.001. ISSN 0094-5765.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0094576518315066

Kurzfassung

The impact of methane combustion kinetics on a rocket nozzle flow is theoretically studied in the work. To evaluate the effect of the kinetics, simulations of a rocket nozzle flow are carried out using the computational fluid dynamics solver Fluent. At first, a methane kinetic model is selected. The comparison of different kinetic models shows that the recent skeletal mechanism of Zhukov and Kong has a very good accuracy at a small size. For comparison, the flow simulations are performed both for hydrogen/oxygen and methane/oxygen propellant combinations, and for three different reaction models: non-reactive ("frozen") flow, reactive (non-equilibrium) flow, and chemically equilibrium flow. Chemically non-equilibrium flow is modelled using the Zhukov-Kong model. Simulations results show that the recombination reactions of combustion products should be taken into account for modelling rocket nozzle flow. For hydrogen the difference in results between chemically non-equilibrium and equilibrium flows is negligible while in methane the difference is small but noticeable.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/136115/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The impact of methane oxidation kinetics on a rocket nozzle flow
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zhukov, Victor / V. P.victor.zhukov (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0110-7419NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:Acta Astronautica
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:161
DOI:10.1016/j.actaastro.2019.01.001
Seitenbereich:Seiten 524-530
Verlag:Elsevier
ISSN:0094-5765
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Methane rocket engine, Methane kinetics, Nozzle flow, Computational fluid dynamics, Combustion modelling
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 - Projekt LUMEN (Liquid Upper Stage Demonstrator Engine)
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebe
Hinterlegt von: Zhukov, Dr Victor / V. P.
Hinterlegt am:17 Sep 2020 06:48
Letzte Änderung:30 Okt 2023 14:27

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