Numerical investigation of the effect of pylon geometry within a pylon-cavity aided Supersonic Combustion Ramjet (SCRAMJET) combustor on mixing enhancement, flame-holding capability, fuel jet penetration and total pressure loss are conducted in the current study. RANS equations for compressed real gas are solved by coupled, implicit, second-order upwind solver. A two-equation SST model is used for turbulence modelling. Validation of the computational model is performed with the help of experimental data collected using surface pressure taps, Schlieren flow visualisation and particle image velocimetry (PIV). The study uses four distinct pylon geometry cases, which include the baseline geometry. Sonic injection of hydrogen fuel through a 1mm diameter hole at 2mm downstream of the pylon rear face along the axis of the test section floor is performed for every case. A crossflow of Mach number 2.2 at four bar absolute pressure and standard atmospheric temperature is maintained. A comparative study of mixing efficiency, total pressure loss, fuel jet penetration and fuel plume area fraction for the different cases evaluate the mixing performance. The simulations show that the Pylon 2 case gives a significant improvement in the performance parameters compared to the other geometries. It is observed that mixing efficiency and fuel jet penetration capability of the system are highly dependent on the streamwise vortex within the flameholder.

中文翻译：

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塔架几何形状对超燃冲压发动机塔架腔火焰稳定器混合增强的影响

在当前的研究中，对挂架腔辅助超音速燃烧冲压发动机 (SCRAMJET) 燃烧器内的挂架几何形状对混合增强、火焰保持能力、燃料射流穿透和总压力损失的影响进行了数值研究。压缩实际气体的 RANS 方程由耦合的、隐式的二阶迎风求解器求解。两方程 SST 模型用于湍流建模。计算模型的验证是在使用表面压力抽头、纹影流可视化和粒子图像测速 (PIV) 收集的实验数据的帮助下进行的。该研究使用了四种不同的塔架几何案例，其中包括基线几何。对每种情况都进行了氢燃料的声波喷射，该孔位于塔后表面下游 2mm 处的直径为 1mm 的孔中，沿测试部分地板的轴线。在 4 bar 绝对压力和标准大气温度下保持马赫数 2.2 的横流。对不同情况下的混合效率、总压力损失、燃料喷射穿透和燃料羽流面积分数的比较研究评估了混合性能。模拟表明，与其他几何形状相比，Pylon 2 外壳在性能参数方面有显着改善。据观察，该系统的混合效率和燃料射流穿透能力高度依赖于火焰稳定器内的流向涡流。2 在 4 bar 绝对压力和标准大气温度下保持。对不同情况下的混合效率、总压力损失、燃料喷射穿透和燃料羽流面积分数的比较研究评估了混合性能。模拟表明，与其他几何形状相比，Pylon 2 外壳在性能参数方面有显着改善。据观察，该系统的混合效率和燃料射流穿透能力高度依赖于火焰稳定器内的流向涡流。2 在 4 bar 绝对压力和标准大气温度下保持。对不同情况下的混合效率、总压力损失、燃料喷射穿透和燃料羽流面积分数的比较研究评估了混合性能。模拟表明，与其他几何形状相比，Pylon 2 外壳在性能参数方面有显着改善。据观察，该系统的混合效率和燃料射流穿透能力高度依赖于火焰稳定器内的流向涡流。模拟表明，与其他几何形状相比，Pylon 2 外壳在性能参数方面有显着改善。据观察，该系统的混合效率和燃料射流穿透能力高度依赖于火焰稳定器内的流向涡流。模拟表明，与其他几何形状相比，Pylon 2 外壳在性能参数方面有显着改善。据观察，该系统的混合效率和燃料射流穿透能力高度依赖于火焰稳定器内的流向涡流。