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Transient Fluid-Combustion Phenomena in a Model Scramjet

Laurence, Stuart und Karl, Sebastian und Martinez Schramm, Jan und Hannemann, Klaus (2013) Transient Fluid-Combustion Phenomena in a Model Scramjet. Journal of Fluid Mechanics, Vol. 722, Seiten 85-120. Cambridge University Press. doi: 10.1017/jfm.2013.56. ISSN 0022-1120.

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4MB

Offizielle URL: http://journals.cambridge.org/action/displayIssue?iid=8869548

Kurzfassung

An experimental and numerical investigation of the unsteady phenomena induced in a hydrogen-fuelled scramjet combustor under high equivalence-ratio conditions is carried out, focusing on the processes leading up to unstart. The configuration for the study is the fuelled flowpath of the HyShot II flight experiment. Experiments are performed in the HEG reflected-shock wind tunnel, and results are compared with those obtained from unsteady numerical simulations. High-speed Schlieren and OH* chemiluminescence visualization, together with time-resolved surface pressure measurements, allow links to be drawn between the experimentally observed flow and combustion features. The transient flow structures signaling the onset of unstart are seen to take the form of an upstreampropagating shock train. Both the speed of propagation and the downstream location at which the shock train originates depend strongly on the equivalence ratio; however, the physical nature of the incipient shock system appears to be similar for different equivalence ratios. Both experiments and computations indicate that the primary mechanism responsible for the transient behaviour is thermal choking, though localised boundary-layer separation is observed to accompany the shock system as it moves upstream. In the numerical simulations, the global choking behavior is dictated by the limited region of maximum heat release near the shear layer between the injected hydrogen and the main flow: this leads to the idea of “local” thermal choking and results in a lower choking limit than suggested by a simple integral analysis. Such localised choking makes it possible for new quasi-steady flow topologies to arise, and these are observed in both experiments and simulation. Finally, a quasi-unsteady one-dimensional model is proposed to explain elements of the observed choking behaviour.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/75259/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:first published online: 28 March 2013
Titel:Transient Fluid-Combustion Phenomena in a Model Scramjet
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Laurence, StuartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karl, SebastianNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Martinez Schramm, JanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hannemann, KlausNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Journal of Fluid Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:Vol. 722
DOI:10.1017/jfm.2013.56
Seitenbereich:Seiten 85-120
Verlag:Cambridge University Press
ISSN:0022-1120
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Supersonic combustion, inlet unstart, scramjets, numerical modelling, unsteady gas dynamics
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Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Raumfahrzeuge
Hinterlegt von: Laurence, Stuart
Hinterlegt am:19 Mär 2012 16:28
Letzte Änderung:20 Nov 2023 15:12

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