Karol Świderski

Numerical modelling of the rotating detonation combustion chamber

Abstract:

Jedną z zalet wykorzystania spalania detonacyjnego jest wyższa sprawność termodynamiczna obiegu silnika wykorzystującego takie spalanie, niż w przypadku spalania deflagracyjnego. Zastosowanie spalania detonacyjnego umożliwia potencjalnie wzrost parametrów spiętrzenia produktów spalania (temperatury i ciśnienia), dzięki czemu przepływ może być rozprężony bardziej wydajnie na turbinie lub w dyszy. Fakt ten stwarza potencjalnie możliwość zwiększenia osiągów silnika. Jednym ze zjawisk fizycznych, które można wykorzystać do budowy napędu detonacyjnego jest wirująca fala detonacyjna.

Celem pracy było opracowanie modelu symulacji komputerowej komory silnika z wirującą detonacją. Autor pracy wykorzystując wybrane istniejące modele cząstkowe symulacji przepływów ściśliwych, jak również proponując nowe metody np. znajdowania komórek sąsiednich lub wyznaczania gradientów funkcji, zbudował kompleksowy model symulacji, który składa się na pakiet oprogramowania. Symulacje oparte są o równania Naviera-Stokesa uśrednione wg Favre’a z reakcjami chemicznymi. Zaimplementowana została metoda bilansów elementarnych na siatki niestrukturalne tetrahedryczne i heksahedryczne. Model symulacji komputerowej został zwalidowany w oparciu o dostępne dane eksperymentalne.

Praca skoncentrowana jest również na zbadaniu wpływu geometrii i warunków brzegowych na strukturę i stabilność propagacji fali detonacyjnej. Wynikiem pracy są podane przez autora wytyczne do projektowania komory spalania silnika z wirującą detonacją.

Wyniki przedstawione w pracy są częścią projektu UDA-POIG.01.03.01-14-071 “Silnik turbinowy z detonacyjną komorą spalania” finansowanym ze środków UE i Ministerstwa Rozwoju Regionalnego.