دراسة عددية لخصائص احتراق الجاذبية العالية في قناة ذات خطوات مواجهة للخلف

يمكن أن يزيد الاحتراق تحت تأثير الجاذبية العالية (high-g) بشكل كبير من سرعة انتشار اللهب، وبالتالي قد يقصر الطول المحوري لمحركات الطائرات ويزيد من نسبة الدفع إلى الوزن. في هذه الدراسة، استخدمنا نموذج محاكاة الاضطراب الكبير للتحقيق في خصائص الاحتراق وتطور شكل اللهب لاحتراق البروبيلين المختلط مع الهواء في قناة ذات خطوة مواجهة للخلف. تكشف الدراسة أن زيادة القوة الطرد المركزي وسرعة التدفق يمكن أن تعزز تقلبات الضغط أثناء الاحتراق وتزيد من شدة الاضطراب. وجود القوة الطرد المركزي يعزز حدوث عدم استقرار رايلي–تايلور (RTI) بين السوائل الساخنة والباردة. تؤدي الآثار المشتركة لعدم استقرار RTI وعدم استقرار كلفن–هيلمهولتز (KHI) إلى تعزيز الاضطراب بين السوائل الساخنة والباردة، وتقصر وقت احتراق الوقود، وتكثف تفريغ الدوامات الكبيرة. زيادة سرعة تدفق السوائل يمكن أن ترفع معدل تمدد الجبهة اللهبية الهيدروديناميكية، وبالتالي تعزز مستوى الاضطراب أثناء الاحتراق إلى حد معين وتزيد من معدل استهلاك الوقود. عندما يتم تطبيق قوة طرد مركزي قوية، يمكن أن تتضاعف سرعة انتشار اللهب العالمية أكثر من مرتين. ضمن نطاق معين، يمكن أن تعزز زيادة شدة حقل الجاذبية العالية من شدة RTI وتسرع الانتقال من حالة RTI إلى المرحلة غير الخطية.