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Porous Versus Porthole Fuel Injection in a Radical Farming Scramjet: Numerical Analysis

Capra, Bianca R. und Boyce, Russell R. und Kuhn, Markus und Hald, Hermann (2015) Porous Versus Porthole Fuel Injection in a Radical Farming Scramjet: Numerical Analysis. Journal of Propulsion and Power, 31 (3), Seiten 789-804. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.B35404. ISSN 0748-4658.

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8MB

Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.2514/1.B35404

Kurzfassung

Numerically computed engine performance of a nominally two-dimensional radical farming scramjet with porous (permeable carbon/carbon ceramic) and porthole fuel injection is presented. Inflow conditions with Mach number, stagnation pressure, and enthalpy of 6.44, 40.2 MPa, and 4.31 MJ∕kg, respectively, and fuel/air equivalence ratio of 0.44 were maintained, along with engine geometry. Hydrogen fuel was injected at an axial location of 92.33 mm downstream of the leading edge for each investigated injection method. Results from this study show that porous fuel-injection results in enhanced mixing and combustion compared to porthole fuel injection. This is particularly evident within the first half of the combustion chamber, where porous fuel injection resulted in mixing and combustion efficiencies of 76 and 63%, respectively. At the same location, porthole fuel injection resulted in efficiencies respectively of 58 and 46%. Key mechanisms contributing to the observed improved performance were the formation of an attached oblique fuel-injection shock and associated stronger shock-expansion train ingested by the engine, enhanced spreading of the fuel in all directions, and a more rapidly growing mixing layer.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/95984/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Porous Versus Porthole Fuel Injection in a Radical Farming Scramjet: Numerical Analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Capra, Bianca R.Queensland University of Technology, Brisbane, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boyce, Russell R.University of New South Wales, Canberra, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kuhn, Markusmarkus.kuhn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hald, Hermannhermann.hald (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2015
Erschienen in:Journal of Propulsion and Power
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:31
DOI:10.2514/1.B35404
Seitenbereich:Seiten 789-804
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Talley, Douglas G.U.S. Air Force Research LaboratoryNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Powers, Joseph M.University of Notre DameNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0748-4658
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carbon/carbon, combustion, high-speed flow, porous injection, porous media, scramjet
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 - Konzepte und Entwurf (alt), L - Brennkammertechnologien (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Raumfahrt - System - Integration
Hinterlegt von: Kuhn, Markus
Hinterlegt am:11 Jun 2015 11:08
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:44

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