Jan Kindracki

Badania eksperymentalne i symulacje numeryczne procesu inicjacji wirującej detonacji gazowej

Streszczenie:

Proces spalania, jakim jest detonacja gazowa, był i jest w ostatnich latach intensywnie badany pod kątem wykorzystania go w napędach. Przykładem mogą być intensywne prace nad skonstruowaniem silnika detonacyjnego PDE. Jego zaletami jest brak wirujących części oraz wzrost sprawności termodynamicznej w porównaniu do napędów, w których energia uzyskiwania jest ze spalania deflagracyjnego. Wadą tego napędu jest mała częstotliwość pracy takiego silnika, duży hałas i drgania. Wydaje się jednak, że rozwiązaniem jednego z problemów może być koncepcja silnika RDE, w którym fala detonacyjna propaguje dookoła kanału cylindrycznego a jego częstotliwość pracy jest nawet o dwa rzędy wielkości większa niż silnika PDE.  Rozprawa przedstawia wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych w Laboratorium Spalania Instytutu Techniki Cieplnej. Przeprowadzono badania określające warunki początkowe mieszaniny (ciśnienia mieszaniny w funkcji składu) dla wybranej geometrii kanału, w której propaguje spinowa detonacja gazowa, a następnie przeprowadzono badania procesu inicjacji ciągłej, wirującej detonacji gazowej w komorze przepływowej, wykorzystując parametry geometryczne kanału komory i termodynamiczne mieszaniny określone wcześniej.  Uzyskane wyniki pozwoliły na określenie warunków propagacji wirującej detonacji gazowej: geometrycznych komory oraz parametrów początkowych mieszaniny detonującej. W rozprawie zamieszczono także wyniki obliczeń numerycznych 2D i 3D procesu mieszania się paliwa z powietrzem a następnie, na podstawie uzyskanych rozkładów składu mieszaniny w kanale, przeprowadzono obliczenia 2D procesu propagacji detonacji gazowej w kanale prostym i zakrzywionym. Wszystkie uzyskane wyniki badań eksperymentalnych i numerycznych posłużą do opracowania wytycznych do projektu silnika RDE.