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Mar 21, 2024

Utilizzo del diamante estruso multi

Scientific Reports volume 13, Numero articolo: 15393 (2023) Cita questo articolo 276 Accessi Dettagli metriche L'obiettivo principale di questo lavoro è indagare l'uso del diamante multiestruso

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 15393 (2023) Citare questo articolo

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L'obiettivo principale di questo lavoro è quello di indagare l'utilizzo di iniettori multiestrusi in diamante sulla distribuzione del carburante nel combustore di scramjet. Questo studio ha applicato la tecnica computazionale per simulare i getti di carburante trasversali rilasciati dagli ugelli estrusi. L'obiettivo principale è valutare il ruolo delle onde d'urto indotte sulla penetrazione e distribuzione dei getti di carburante. Vengono rivelati gli effetti dello spazio del getto e dell'uso dell'ugello anulare per il sistema di iniezione del carburante. I risultati di questo lavoro mostrano che l'intervallo del getto sarebbe più efficiente per la miscelazione quando viene utilizzato anche il getto d'aria interno. Inoltre, l'iniezione dell'aria dal nucleo dell'ugello anulare aumenta significativamente la miscelazione del carburante.

I sistemi di iniezione del carburante svolgono un ruolo cruciale nel raggiungimento di un'efficiente miscelazione del carburante negli scramjet. Gli scramjet, o ramjet a combustione supersonica, sono motori a respirazione d'aria progettati per funzionare a velocità ipersoniche. Questi motori si basano sulla combustione di una miscela aria-carburante per generare la spinta. Una miscelazione efficiente del carburante è essenziale per garantire una combustione corretta e massimizzare le prestazioni del motore1,2,3.

I sistemi di iniezione del carburante per gli scramjet sono responsabili dell'erogazione del carburante nella camera di combustione in modo controllato ed efficiente4,5. L'obiettivo primario è ottenere una miscelazione completa e rapida del carburante con l'aria in entrata, promuovendo una combustione stabile e prestazioni ottimali6,7. Sono state sviluppate varie tecniche e progetti di iniettori per affrontare le sfide uniche associate all'iniezione di carburante scramjet8,9.

L'iniettore a elemento singolo è uno dei tipi di iniettori più semplici e comunemente utilizzati nei motori scramjet10,11,12,13. È costituito da un singolo elemento iniettore di carburante che inietta carburante nel flusso d'aria. Sebbene semplice nel design, può presentare problemi come una distribuzione non uniforme del carburante e un controllo limitato sul processo di miscelazione carburante-aria14,15,16. Si tratta tuttavia di una soluzione economicamente vantaggiosa che può essere utilizzata in determinate condizioni operative17.

L'iniettore multielemento incorpora più elementi dell'iniettore di carburante disposti secondo uno schema specifico18,19,20. Ciascun elemento è responsabile dell'iniezione del carburante in un punto particolare all'interno della camera di combustione. Questo design consente un migliore controllo sulla distribuzione e miscelazione del carburante, con conseguente miglioramento dell'efficienza della combustione21,22,23,24. Gli iniettori multielemento possono essere personalizzati per soddisfare condizioni di flusso specifiche, rendendoli adatti a un'ampia gamma di regimi operativi25,26.

Gli iniettori a impatto utilizzano una serie di getti di carburante che si urtano tra loro o su una superficie opposta, come una piastra del carburante o una parete27,28. Questo design favorisce un'intensa nebulizzazione e miscelazione del carburante a causa della collisione e della rottura dei flussi di carburante. Gli iniettori a impatto offrono una migliore miscelazione aria-carburante e una migliore stabilità della combustione29,30,31,32. Tuttavia, potrebbero essere più complessi da produrre e richiedere attente considerazioni sulla progettazione33.

L'iniettore coassiale a taglio utilizza un flusso di carburante interno circondato da un flusso d'aria esterno. I flussi di carburante e aria sono costretti a muoversi in direzioni opposte, creando uno strato di taglio tra di loro34,35. Questo strato di taglio migliora l'atomizzazione e la miscelazione del carburante, portando a una migliore efficienza della combustione. Gli iniettori coassiali a taglio sono noti per la loro capacità di raggiungere velocità elevate di miscelazione aria-carburante e possono resistere a un'ampia gamma di condizioni operative36,37.

Gli iniettori a getto d'aria utilizzano aria compressa per atomizzare e miscelare il carburante. Il carburante viene iniettato in una camera dove getti d'aria ad alta velocità lo frantumano in piccole goccioline, favorendo una rapida miscelazione con l'aria in ingresso. Gli iniettori a getto d'aria offrono un buon controllo sull'atomizzazione del carburante e possono fornire un'efficiente miscelazione aria-carburante. Tuttavia, richiedono un'alimentazione di aria compressa separata, che aggiunge complessità al sistema complessivo38,39.