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Mar 21, 2024

Uso de diamante extrudado multi

Relatórios Científicos volume 13, Artigo número: 15393 (2023) Citar este artigo 276 Detalhes das métricas de acesso A principal atenção deste trabalho é investigar o uso de diamante multiextrudado

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 15393 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A principal atenção deste trabalho é investigar a utilização de injetores multiextrusados ​​de diamante na distribuição de combustível em combustores de scramjet. Este estudo aplicou a técnica computacional para simular os jatos transversais de combustível liberados de bicos extrusados. O foco principal é avaliar o papel das ondas de choque induzidas na penetração e distribuição de jatos de combustível. Os efeitos do espaço do jato e do uso do bico anular para o sistema de injeção de combustível são revelados. Os resultados deste trabalho mostram que o intervalo do jato seria mais eficiente para a mistura quando o jato de ar interno também fosse utilizado. Além disso, a injeção de ar do núcleo do bico anular aumenta significativamente a mistura do combustível.

Os sistemas de injeção de combustível desempenham um papel crucial na obtenção de uma mistura eficiente de combustível em scramjets. Scramjets, ou ramjets de combustão supersônica, são motores que respiram ar projetados para operar em velocidades hipersônicas. Esses motores dependem da combustão de uma mistura ar-combustível para gerar empuxo. A mistura eficiente do combustível é essencial para garantir uma combustão adequada e maximizar o desempenho do motor1,2,3.

Os sistemas de injeção de combustível para scramjets são responsáveis ​​por fornecer combustível na câmara de combustão de maneira controlada e eficiente4,5. O objetivo principal é conseguir uma mistura completa e rápida do combustível com o ar que entra, promovendo uma combustão estável e um desempenho ideal6,7. Várias técnicas e projetos de injetores foram desenvolvidos para enfrentar os desafios únicos associados à injeção de combustível scramjet8,9.

O injetor de elemento único é um dos tipos de injetores mais simples e comumente utilizados em motores scramjet10,11,12,13. Consiste em um único elemento injetor de combustível que injeta combustível no fluxo de ar. Embora tenha um design simples, pode enfrentar desafios como distribuição desigual de combustível e controle limitado sobre o processo de mistura combustível-ar14,15,16. No entanto, é uma solução econômica que pode ser utilizada em determinadas condições operacionais17.

O injetor multielemento incorpora múltiplos elementos injetores de combustível dispostos em um padrão específico18,19,20. Cada elemento é responsável por injetar combustível em um determinado local da câmara de combustão. Esse design permite melhor controle sobre a distribuição e mistura do combustível, resultando em maior eficiência de combustão21,22,23,24. Os injetores multielementos podem ser adaptados para atender condições específicas de fluxo, tornando-os adequados para uma ampla gama de regimes operacionais25,26.

Os injetores de impacto utilizam uma série de jatos de combustível que colidem entre si ou em uma superfície oposta, como uma placa de combustível ou uma parede27,28. Este projeto promove intensa atomização e mistura de combustível devido à colisão e ruptura dos fluxos de combustível. Os injetores de impacto oferecem melhor mistura ar-combustível e melhor estabilidade de combustão29,30,31,32. No entanto, podem ser mais complexos de fabricar e exigir considerações cuidadosas de design33.

O injetor coaxial de cisalhamento emprega uma corrente interna de combustível cercada por uma corrente externa de ar. As correntes de combustível e de ar são forçadas a se moverem em direções opostas, criando uma camada de cisalhamento entre elas34,35. Esta camada de cisalhamento melhora a atomização e a mistura do combustível, levando a uma melhor eficiência de combustão. Os injetores coaxiais de cisalhamento são conhecidos por sua capacidade de atingir altas taxas de mistura ar-combustível e podem suportar uma ampla gama de condições operacionais36,37.

Os injetores de jato de ar utilizam ar comprimido para atomizar e misturar o combustível. O combustível é injetado em uma câmara onde jatos de ar de alta velocidade o quebram em pequenas gotículas, promovendo rápida mistura com o ar que entra. Os injetores de jato de ar oferecem bom controle sobre a atomização do combustível e podem fornecer mistura ar-combustível eficiente. No entanto, requerem um fornecimento de ar comprimido separado, o que acrescenta complexidade ao sistema global38,39.