Numerical simulation of scramjet combustion

I den här studien har storvirvelsimulering (LES, efter eng. Large Eddy Simulation) använts för att undersöka överljudsströmning och förbränning i en modell av en scramjetmotor. LES-modellen baseras på en ostrukturerad finita-volymsdiskretisering av kontinuitets-, rörelsemängds-, entalpi- och blandningsfraktionsekvationerna. Diskretiseringen använder en variationsminimerande fluxrekonstruktion av de konvektiva fluxerna för att undvika ofysikaliska oscillationer. Den konfiguration som används är en förenklad modell av en laboratoriemodell av en scramjetmotor vid Institutet for kemisk framdrivning vid det Tyska luft- och rymdfartsinstitutet (DLR) och består av en ensidig divergent kanal med en kilformad flamhållare vid vilkens bas vätgas injiceras i en överljudsströmning med luft. Tre fallstudier har genomförts: (i) enbart överljudsströmning, (ii) överljudsströmning med vätgasinjektion och (iii) överljudsströmning med vätgasinjektion och förbränning. I syfte att validera LES-modellen jämförs resultaten med experimentella data för hastighet och jämförelser görs även mellan förväntade och uppmätta schlieren-, skugg- och PIV fält. LES-beräkningarna har förmågan att förutse både ren strömning och kemiskt reagerande strömning förhållandevis väl.