Experimental Study on Fuel/Air Mixing using the Cavity in the Supersonic Flow

초음속 유동장 내의 공동을 이용한 연료/공기 혼합에 관한 실험적 연구

To achieve efficient supersonic combustion within a manageable length, a successful fuel injection scheme must provide rapid mixing between fuel and airstream. In former days, various injection concepts have been investigated. Cavity flow is the open type, that is, length-to-depth ratio L/D=4.8, aft ramp angle is $22.5^{\circ}$. An experimental study on a transverse cross jet injection into a Mach 1.92 supersonic main stream which flows over a cavity was carried out to investigate the effect of the momentum flux ratio(J), the jet interaction characteristics, and the pressure distribution in the combustor and using the primary diagnostics : schlieren visualization and wall static pressure measurements. Fuel penetration height and jet interaction characteristics depend strongly on the momentum flux ratio.

효과적인 초음속 연소를 위해 연료와 공기의 빠른 혼합이 필요하며, 혼합 향상을 위해 연료분사 방식에 대한 여러 연구들이 수행되어 왔다. 본 연구에서는 길이-깊이 비가 4.8, 후면 경사각이 $22.5^{\circ}$인 개방형 공동 모델을 사용하였으며, 마하수 1.92에서 운동량비에 따른 분사구 주변의 유동 특성 및 연소실 내 압력 분포를 슐리렌 가시화와 압력 측정을 사용하여 파악하였다. 운동량비는 연료의 침투거리와 분사지역의 유동에 큰 영향을 끼친다.