원형관 내 데토네이션 파 구조 및 동적 특성 수치 연구

Numerical Study of Detonation Wave Structure and Dynamics in a Circular Tube

펄스 데토네이션 엔진과 같이 원형 관내를 전파하는 데토네이션 파의 삼차원 파면 구조 및 동적 특성을 파악하기 위한 수치 해석을 수행하였다. 비가역 Arrhenius 반응 모델을 이용하여 일련의 pre-exponential 값에 대한 해석을 수행하여 2-셀,3-셀, 4-셀 및 6-셀 데토네이션 모드의 삼차원 파면구조에 대한 생성 매커니즘들을 살펴보았다. 2차원 결과와 비교하여 반경 방향에서 slapping 횡단 파의 효과를 확인하였으며, 모든 다중-셀 모드에서 벽면에서의 데토네이션 파면 구조와 그을음 막 기록들은 반경 방향으로 slapping 파가 움직이는 동안 시계 및 반 시계 방향으로 움직이는 횡단파에 의하여 형성되며, 굽어진 벽면에서 반사되는 횡단파는 다차원 confinement 효과에 의하여 강도가 변화한다.

Numerical studies were performed to investigate the three-dimensional front structure and dynamics features of detonation wave propagating in a circular tube such as Pulse Detonation Engine (PDE). By carrying out a series of parametric study using one step irreversible Arrhenius kinetics model, mechanisms of the three-dimensional front structure were investigated for two-, three-, four and six-cell mode detonations. A comparison with two-dimensional results, the effects of slapping transverse waves in radial direction were confirmed. In the all muti-cell modes, the detonation front structures and smoked-records on the wall are formed by the propagation of transverse waves along the wall in clockwise and counter-clockwise while the slapping move in radial direction. And the strength of reflected waves on the curved wall is changed by the multi-dimensional confinement effect.