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Numerically Efficient Non-Adiabatic Real Fluid Flamelet-Based Combustion Modeling Approach for Liquid Rocket Engine Thrust Chambers

Pommerening, Marvin und Eiringhaus, Daniel und Martin, Jan und Knapp, Bernhard und Hardi, Justin und Manfletti, Chiara (2025) Numerically Efficient Non-Adiabatic Real Fluid Flamelet-Based Combustion Modeling Approach for Liquid Rocket Engine Thrust Chambers. In: AIAA Aviation Forum and Ascend 2025. AIAA AVIATION FORUM AND ASCEND 2025, 2025-07-21 - 2025-07-25, Las Vegas, USA. doi: 10.2514/6.2025-3559.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
4MB

Kurzfassung

In the present work, a consistent thermophysical modeling framework for the representation of real fluid effects via a single-phase dense gas approach is discussed and its prediction quality at transcritical conditions typical for liquid-propellant rocket engine injection is investigated. It is linked to a non-isobaric and non-adiabatic flamelet model in an efficient and robust manner. The inevitable accumulating error which is inherently associated with the applied energy correction procedure is quantified and evaluated as tolerable. All methods used in this context are independent of the propellant combination. The ability to adequately predict typical rocket engine performance characteristics, flow properties and the basic flame topology via the generated five-dimensional flamelet manifolds is demonstrated by its application in the numerical simulation of two respective supercritical load points of a subscale single flame combustor configuration operated with LOx/H2 and LOx/CH4 featuring a shear coaxial injector element, film cooling as well as nozzle expansion, which was extensively measured experimentally and provides validation data in terms of time-averaged OH flame radiation images and wall pressure profiles. The influence of the selected thermal boundary conditions and the propellant injection states on the evolving flow field is analyzed in detail.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215326/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Numerically Efficient Non-Adiabatic Real Fluid Flamelet-Based Combustion Modeling Approach for Liquid Rocket Engine Thrust Chambers
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Pommerening, Marvinmarvin.pommerening (at) ariane.groupNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eiringhaus, Danieldaniel.eiringhaus (at) ariane.groupNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martin, JanJan.Martin (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5050-2506188089969
Knapp, BernhardBernhard.Knapp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5629-1869NICHT SPEZIFIZIERT
Hardi, JustinJustin.Hardi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3258-5261NICHT SPEZIFIZIERT
Manfletti, Chiarachiara.manfletti (at) tum.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:AIAA Aviation Forum and Ascend 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.2514/6.2025-3559
Status:veröffentlicht
Stichwörter:rocket engine, supercritical combustion, simulation, CFD, liquid oxygen / natural gas, single-injector
Veranstaltungstitel:AIAA AVIATION FORUM AND ASCEND 2025
Veranstaltungsort:Las Vegas, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:21 Juli 2025
Veranstaltungsende:25 Juli 2025
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 - Wiederverwendbare Raumfahrtsysteme und Antriebstechnologie
Standort: Lampoldshausen
Institute & Einrichtungen:Institut für Raumfahrtantriebe > Raketenantriebstechnologie
Hinterlegt von: Martin, Jan
Hinterlegt am:17 Jul 2025 08:47
Letzte Änderung:17 Jul 2025 08:47

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