The Numerical Analysis Study about the Air-Fuel Mixing Characteristics by the Change on the 3D Cavity Size

3차원 Cavity 크기 변화에 의한 공기-연료 혼합특성의 수치적 해석 연구

The air velocity flowing in inner combustion chamber of SCramjet is supersonic and the time of its stay is very short as a few milliseconds. Within this short time, fuel injection， air-fuel mixing, and combustion process should be accomplished. Several methods are suggested for mixing enhancement. Among these, cavity is selected to study for mixing characteristics. The numerical simulation is performed in the case of freestream Mach number of 2.5 and cavity located in front of fuel jet injection. 3 different sized cavities of the same length-height ratio were used in order to recognize the effect about cavity size. Also, the case without cavity was analyzed to find the effect of cavity. Used code compared with the result of experiment under identical conditions and it was verified. Through this comparison and verification, mixing enhancement by cavity size could be confirmed.

스크램제트의 연소실 내부로 유입되는 공기의 속도는 초음속으로 체류 시간은 수 ms로 매우 짧다. 이 짧은 시간 안에 연료분사, 공기-연료 혼합, 연소과정이 모두 이루어져야 한다. 공기와 연료의 혼합을 증대하는 방법은 여러 가지가 제시되었다. 이중 자유류 마하수 2.5의 단일 수직 분사 방법에서의 Cavity를 이용한 혼합 특성올 알아보기 위해 수치해석을 수행하였다. 사용된 코드는 동일조건의 실험결과와 비교하여 검증하였고 이를 통해 Cavity의 크기에 의한 혼합증대를 확인할 수 있었다.