Large eddy simulations (LES) of a scramjet combustor are reported in this paper. The case under study is a cavity-based combustion chamber that is experimentally studied at the US Air Force Research Laboratory. The chamber is fed by eleven injectors. The computational domains are either simplified including only one or two injectors or complete with the 11 injectors. A good agreement is found between experimental data (velocities measured by PIV) and results from the LES if the kinetic used is chosen with care. A high temperature is found inside the cavity promoting a reactive zone located in the mixing layer where the flow velocity is high. At this location, the combustion occurs first in a diffusion dominated regime followed by the efficient burning of a well mixed mixture (rich then lean). A significant diffusion dominated burning is also found inside the cavity, mostly at the interface between the two recirculation zones. The simulation of the complete geometry revealed a transverse phenomenon on the temperature and mixing fields, but which had nevertheless little effect on the comparison with the available experimental data. A tabulation of the chemistry based on a premixed flamelet library without compressibility effects has been tested a priori on the results of the simulation with one injector. Good results on temperature and $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O fields are found. Significant localized discrepancies appeared on CO and $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 fields due to the complexity of the combustion regimes, while compressibility effects were found to be weak for the configuration studied.

中文翻译：

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超燃冲压燃烧室的模拟：热​​化学制表技术的先验研究

本文报道了超燃冲压发动机燃烧室的大涡模拟 (LES)。所研究的案例是在美国空军研究实验室进行实验研究的腔式燃烧室。腔室由十一个注射器供料。计算域要么被简化，只包括一个或两个注入器，要么用 11 个注入器完成。如果谨慎选择所使用的动力学，则在实验数据（由 PIV 测量的速度）和 LES 结果之间发现良好的一致性。在空腔内发现高温，促进了位于流速高的混合层中的反应区。在这个位置，燃烧首先以扩散为主的方式发生，然后是充分混合的混合物（先富后贫）的有效燃烧。在空腔内也发现了明显的扩散主导燃烧，主要是在两个再循环区之间的界面处。完整几何的模拟揭示了温度和混合场的横向现象，但对与可用实验数据的比较几乎没有影响。基于一个没有可压缩性影响的预混小火焰库的化学表格已经在一个喷射器的模拟结果上进行了先验测试。发现了温度和 $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O 字段的良好结果。由于燃烧方式的复杂性，在 CO 和 $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 场上出现了显着的局部差异，而所研究的配置的可压缩性影响很弱。主要位于两个再循环区之间的界面处。完整几何的模拟揭示了温度和混合场的横向现象，但对与可用实验数据的比较影响不大。基于一个没有可压缩性影响的预混小火焰库的化学表格已经在一个喷射器的模拟结果上进行了先验测试。发现了温度和 $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O 字段的良好结果。由于燃烧方式的复杂性，在 CO 和 $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 场上出现了显着的局部差异，而所研究的配置的可压缩性影响很弱。主要位于两个再循环区之间的界面处。完整几何的模拟揭示了温度和混合场的横向现象，但对与可用实验数据的比较几乎没有影响。基于一个没有可压缩性影响的预混小火焰库的化学表格已经在一个喷射器的模拟结果上进行了先验测试。发现了温度和 $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O 字段的良好结果。由于燃烧方式的复杂性，在 CO 和 $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 场上出现了显着的局部差异，而所研究的配置的可压缩性影响很弱。完整几何的模拟揭示了温度和混合场的横向现象，但对与可用实验数据的比较几乎没有影响。基于一个没有可压缩性影响的预混小火焰库的化学表格已经在一个喷射器的模拟结果上进行了先验测试。发现了温度和 $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O 字段的良好结果。由于燃烧方式的复杂性，在 CO 和 $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 场上出现了显着的局部差异，而所研究的配置的可压缩性影响很弱。完整几何的模拟揭示了温度和混合场的横向现象，但对与可用实验数据的比较几乎没有影响。基于一个没有可压缩性影响的预混小火焰库的化学表格已经在一个喷射器的模拟结果上进行了先验测试。发现了温度和 $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O 字段的良好结果。由于燃烧方式的复杂性，在 CO 和 $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 场上出现了显着的局部差异，而所研究的配置的可压缩性影响很弱。基于一个没有可压缩性影响的预混小火焰库的化学表格已经在一个喷射器的模拟结果上进行了先验测试。发现了温度和 $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O 字段的良好结果。由于燃烧方式的复杂性，在 CO 和 $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 场上出现了显着的局部差异，而所研究的配置的可压缩性影响很弱。基于一个没有可压缩性影响的预混小火焰库的化学表格已经在一个喷射器的模拟结果上进行了先验测试。发现了温度和 $$\hbox {H}_2\hbox {O}$$ H 2 O 字段的良好结果。由于燃烧方式的复杂性，在 CO 和 $$\hbox {CO}_2$$ CO 2 场上出现了显着的局部差异，而所研究的配置的可压缩性影响很弱。