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

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

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.

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.