اثر پدیده شبه جوشش و نسبت شار جرمی بر دینامیک یک شعله برشی محوری در شرایط گذر-بحرانی

در مقاله حاضر اثرات مربوط به برهمکنش جت چگالی بالا اکسیژن مایع با جریان سرعت بالای هیدروژن در حضور پدیده شبه-جوشش مورد بررسی قرار گرفته است. در اثر پدیده شبه-جوشش یک انبساط ناگهانی در شعله ایجاد می شود که منجر به تشکیل جریانهای چرخشی می شود. مدلهای آشفته مختلف مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که انتخاب یک مدل آشفتگی مناسب در جریانهای واکنشی گذر-بحرانی بسیار حیاتی تر از شعله های زیر بحرانی و فرا-بحرانی می باشد. همچنین بر خلاف انتظار، هسته چگال اکسیژن مایع در جریان غیر واکنشی سریعتر از جریان واکنشی ناپدید می شود که این پدیده ناشی از ضعیف شدن قدرت اختلاط در جریان واکنشی به دلیل انبساط شدید ناشی از پدیده شبه جوشش می باشد. اثرات نسبت شار جرمی نیز مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که با افزایش نسبت شار جرمی از 5 به محدوده 24، یک جریان چرخشی قوی در پیشانی شعله شکل می گیرد و شعله به شکل حبابی در می آید که مشابه شعله متان-اکسیژن مایع می باشد. افزایش نسبت شار جرمی منجر به افزایش قدرت لایه برشی شده و در نتیجه با افزایش اختلاط، پدیده شبه جوشش با نرخ و سرعت حجم بیشتری رخ می دهد. در نهایت افزایش حجم تبدیل اکسیژن از شرایط مایع-مانند به گاز-مانند منجر به تشکیل یک جریان گردابی قدرتمند در پیشانی شعله می شود.