Numerical simulation of supersonic turbulent combustion of hydrogen in a stream of hot humid air

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The paper presents the results of solving the validation problem of turbulent combustion of a hydrogen jet in a supersonic flow of hot humid air in a symmetrical channel. Special attention is paid to the solution of the system of equations of chemical kinetics, which imposes a significant restriction on the time step, as well as the analysis of kinetic schemes used in the solution. The main computational difficulty is the detailed resolution of the wall region, due to the injection of a hydrogen jet into a turbulent boundary layer, in order to further reproduce experimentally obtained distributions of mole fractions and temperature in the outlet section of the channel, as well as the location of the ignition point.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

А. Nikonov

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Autor responsável pela correspondência
Email: amnikonov@mai.education
Rússia, Moscow

N. Kharchenko

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Email: amnikonov@mai.education
Rússia, Moscow

Bibliografia

  1. S.M. Frolov, V.S. Ivanov. Russ. J. Phys. Chem. B 15, 318 (2021). https://doi.org/10.1134/S1990793121020184
  2. V.N. Mikhalkin, S.I. Sumskoi, A.M. Tereza et al. Russ. J. Phys. Chem. B 16, 629 (2022). https://doi.org/10.1134/S1990793122040261
  3. S.M. Bosnyakov, M.E. Berezko, Yu.N. Deryugin et al. Math. modeling 35, 69 (2023). https://doi.org/10.20948/mm-2023-10-05
  4. N.A. Kharchenko, A.M. Nikonov. Math. modeling and num. methods 2, 100 (2023). https://doi.org/10.18698/2309-3684-2023-2-100128
  5. V.Ya. Basevich, A.A. Belyaev, S.M. Frolov et al. Russ. J. Phys. Chem. B 13, 75 (2019). https://doi.org/10.1134/S1990793119010044
  6. O.A. Bessonov, N.A. Kharchenko. Software Engineering 12, 302 (2021). https://doi.org/10.17587/prin.12.302-310
  7. N.A. Kharchenko. Numerical modelling of aerothermodynamics of high-speed aircraft. Phd Thesis (Phys. – Math.). Moscow: MIPT, 2021.
  8. F.R. Menter, M. Kuntz. Langtry R. Turbulence, Heat and Mass Transfer 4, 625 (2003).
  9. A.A. Matyushenko, A.V. Garabaruk. IOP Conf. Series: Journal of Physics 929, 6 (2017). https://doi.org/10.1088/1742-6596/929/1/012102
  10. N.A. Kharchenko, A.M. Nikonov, N.A. Nosenko. Proc. XXXIII scient. and tech. conf. on aerodynamics, TSAGI, 101 (2022).
  11. B.A. Zemlyansky, V.V. Lunev, V.I. Vlasov et al. Convective heat transfer of aircraft (Fizmatlit, Moscow, 2014).
  12. V.Ya. Basevich, A.A. Belyaev, V.S. Ivanov et al. Russ. J. Phys. Chem. B 13, 636 (2019). https://doi.org/10.1134/S1990793119040171
  13. Degtyar V.G., Son E.E. Hypersonic aircraft (Yanus-K, Moscow, 2018).
  14. L.V. Gurvich, I.V. Veits, V.A. Medvedev. Thermodynamics properties of individual substance (Nauka, Moscow, 1978).
  15. V.M. Zhdanov, V.S. Galkin, O.A. Gordeev et al. Physico-chemical processes in gas dynamics. Handbook. Models of molecular transfer processes in physico-chemical gas dynamics / Edited by S.A. Losev. 3 (Fizmatlit, Moscow, 2012).
  16. R.B. Bird, W.E. Stewart, E.W. Lightfoor. Transport Phenomena. 2nd ed / Edited by P. Kulek (Wiley, N.Y., 2002).
  17. M.-S. Liou. J. Comput. Phys. 129, 364 (1996). https://doi.org/10.1006/JCPH.1996.0256
  18. K. Kitamura. Advancement of Shock Capturing Computational Fluid Dynamics Methods: Numerical Flux Functions in Finite Volume Method (Springer, Singapore, 2020). https://doi.org/10.1007/978-981-15-9011-5
  19. SS Chen, FJ Cai, HC Xue et al. Appl. Math. Model 77, 1065 (2020). https://doi.org/10.1016/j.apm.2019.09.005
  20. I.A. Kryukov, I.E. Ivanov, E.V. Larina. Physical-Chemical Kinetics in Gas Dynamics 22, 28 (2021). https://doi.org/10.33257/PhChGD.22.1.902
  21. K. Michalak, C. Ollivier-Gooch. Proc. 46th Aerospace Sciences Meeting. AIAA: Reno, Nevada, 15 10002 (2008). https://doi.org/10.2514/6.2008-776
  22. M.C. Burrows, A.P. Kurkov. AIAA J. 11, 1217 (1973).
  23. Z. Gao, C. Jiang, S. Pan et al. AIAA J. 53, 1949 (2015). https://doi.org/10.2514/1.J053585
  24. J.S. Evans, C.J. Schexnayder. Proc. 17th Aerospace Sciences Meeting. AIAA: New Orleans, LA, Paper 79-0355 (1979). https://doi.org/10.2514/6.1979-355
  25. J.H. Tien, J.S. Stalker. Combustion and Flame 130, 329 (2002). https://doi.org/10.1016/S0010-2180(02)00371-1

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Fragment of the calculation grid of a flat channel

Baixar (143KB)
Metadados
3. Fig. 2. Distribution of the mass fraction of H2O (a) and static temperature (K) in the channel (b); modified Evans–Schäxnayder hydrogen combustion mechanism

Baixar (111KB)
Metadados
4. Fig. 3. Distribution of mole fractions of gas mixture components (a) and static (T, K) and total temperatures (T0, K) in the outlet section of the channel (b); modified Evans–Schäxnayder hydrogen combustion mechanism

Baixar (184KB)
Metadados
5. Fig. 4. Distribution of the mass fraction of H2O (a) static temperature (K) in the channel (b); modified Yakimovsky hydrogen combustion mechanism; symbols – experimental data, lines – results of numerical simulation

Baixar (113KB)
Metadados
6. Fig. 5. Distribution of mole fractions of gas mixture components (a) and static (T, K) and total temperature (T0, K) in the outlet section of the channel (b); modified Yakimovsky hydrogen combustion mechanism; symbols are experimental data, lines are results of numerical simulation

Baixar (181KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».