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Mar 21, 2024

Utilisation de diamants extrudés multi

Scientific Reports volume 13, Article number: 15393 (2023) Cite this article 276 Accesses Metrics details The main attention of this work is to investigate the usage of diamond multi extruded

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 15393 (2023) Citer cet article

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L'objectif principal de ce travail est d'étudier l'utilisation d'injecteurs multi-extrudés en diamant sur la distribution de carburant dans la chambre de combustion du scramjet. Cette étude a appliqué la technique informatique pour simuler les jets de carburant transversaux libérés par les buses extrudées. L'objectif principal est d'évaluer le rôle des ondes de choc induites sur la pénétration et la distribution des jets de carburant. Les effets de l'espace des jets et de l'utilisation d'une buse annulaire pour le système d'injection de carburant sont révélés. Les résultats de ce travail montrent que l’espace du jet serait plus efficace pour le mélange lorsque le jet d’air interne est également utilisé. De plus, l’injection d’air depuis le noyau de la tuyère annulaire augmente considérablement le mélange de carburant.

Les systèmes d’injection de carburant jouent un rôle crucial dans l’obtention d’un mélange efficace de carburant dans les scramjets. Les Scramjets, ou statoréacteurs à combustion supersonique, sont des moteurs respiratoires conçus pour fonctionner à des vitesses hypersoniques. Ces moteurs reposent sur la combustion d’un mélange air-carburant pour générer une poussée. Un mélange efficace des carburants est essentiel pour garantir une combustion adéquate et maximiser les performances du moteur1,2,3.

Les systèmes d’injection de carburant pour les scramjets sont chargés de fournir du carburant dans la chambre de combustion de manière contrôlée et efficace4,5. L’objectif principal est d’obtenir un mélange complet et rapide du carburant avec l’air entrant, favorisant une combustion stable et des performances optimales6,7. Diverses techniques et conceptions d’injecteurs ont été développées pour relever les défis uniques associés à l’injection de carburant scramjet8,9.

L'injecteur à élément unique est l'un des types d'injecteurs les plus simples et les plus couramment utilisés dans les moteurs scramjet10,11,12,13. Il se compose d’un seul élément d’injecteur de carburant qui injecte du carburant dans le flux d’air. Bien que de conception simple, il peut souffrir de défis tels qu'une distribution inégale du carburant et un contrôle limité sur le processus de mélange carburant-air14,15,16. Il s’agit cependant d’une solution rentable qui peut être utilisée dans certaines conditions d’exploitation17.

L'injecteur multi-éléments incorpore plusieurs éléments d'injecteur de carburant disposés selon un motif spécifique18,19,20. Chaque élément est chargé d'injecter du carburant à un endroit particulier de la chambre de combustion. Cette conception permet un meilleur contrôle de la distribution et du mélange du carburant, ce qui se traduit par une efficacité de combustion améliorée21,22,23,24. Les injecteurs multi-éléments peuvent être adaptés à des conditions de débit spécifiques, ce qui les rend adaptés à une large gamme de régimes de fonctionnement25,26.

Les injecteurs à impact utilisent une série de jets de carburant qui heurtent les uns les autres ou sur une surface opposée, telle qu'une plaque de carburant ou une paroi27,28. Cette conception favorise une atomisation et un mélange intenses du carburant en raison de la collision et de la rupture des flux de carburant. Les injecteurs à impact offrent un mélange air-carburant amélioré et une stabilité de combustion améliorée29,30,31,32. Cependant, ils peuvent être plus complexes à fabriquer et nécessiter une conception minutieuse33.

L'injecteur coaxial à cisaillement utilise un flux de carburant interne entouré d'un flux d'air externe. Les flux de carburant et d’air sont forcés de se déplacer dans des directions opposées, créant une couche de cisaillement entre eux34,35. Cette couche de cisaillement améliore l'atomisation et le mélange du carburant, conduisant à une efficacité de combustion améliorée. Les injecteurs coaxiaux de cisaillement sont connus pour leur capacité à atteindre des taux de mélange carburant-air élevés et peuvent résister à une large gamme de conditions de fonctionnement36,37.

Les injecteurs à air comprimé utilisent de l'air comprimé pour atomiser et mélanger le carburant. Le carburant est injecté dans une chambre où des jets d'air à grande vitesse le brisent en petites gouttelettes, favorisant un mélange rapide avec l'air entrant. Les injecteurs à air soufflé offrent un bon contrôle de l’atomisation du carburant et peuvent assurer un mélange carburant-air efficace. Cependant, ils nécessitent une alimentation en air comprimé séparée, ce qui ajoute de la complexité à l'ensemble du système38,39.