ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА

The purpose of the study is to evaluate method viability of lowering thermal signature and improvement in fuel efficiency of small turbojet by applying a modification to ejector nozzle assembly of the engine using a CFD model environment. The research examines the numerical 2D and 3D models of the w...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2025
Main Authors: Makarchuk, B. O., Ponomarenko, S. M.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine 2025
Online Access:https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/619
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Thermophysics and Thermal Power Engineering

Institution

Thermophysics and Thermal Power Engineering
id oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-619
record_format ojs
institution Thermophysics and Thermal Power Engineering
baseUrl_str
datestamp_date 2025-04-22T06:12:30Z
collection OJS
language Ukrainian
format Article
author Makarchuk, B. O.
Ponomarenko, S. M.
spellingShingle Makarchuk, B. O.
Ponomarenko, S. M.
ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА
author_facet Makarchuk, B. O.
Ponomarenko, S. M.
author_sort Makarchuk, B. O.
title ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА
title_short ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА
title_full ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА
title_fullStr ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА
title_full_unstemmed ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА
title_sort дослідження впливу форми соплового тракту на термодинамічні та газодинамічні параметри вихлопу малого реактивного двигуна
title_alt A RESEARCH ON INFLUENCE OF EXHAUST SHAPE ON THERMODYNAMIC AND FLUID DYNAMIC EXHAUST PROPERTIES OF A SMALL-SCALE JET ENGINE
description The purpose of the study is to evaluate method viability of lowering thermal signature and improvement in fuel efficiency of small turbojet by applying a modification to ejector nozzle assembly of the engine using a CFD model environment. The research examines the numerical 2D and 3D models of the working medium flow in the nozzle duct of a small turbojet engine with a nozzle of specified parameters, as well as the impact of the nozzle and the profiled nozzle on the thermal signature of the small-scale turbojet. The main task of the study is to obtain a quantitative assessment of potential thermal signature reduction in turbojet exhaust with ejector nozzle comparing to engine without an ejector using comparative CFD analysis of a specially profiled CAD model of ejector nozzle mixer assembly. The obtained contours of the main exhaust gas parameters for the 2D engine-analog model within the framework of model verification are presented; in addition, the model was verified through air blowing through the 3D model domain of ejector nozzle to initially evaluate the impact of the ejector flow on the exhaust parameters. After verification modeling, by using existing small-scale turbojet specifications for the model to simplify comparison, the main CFD calculation was provided for standard non-modified nozzle and ejector mixer nozzle respectively. A qualitative conclusion was drawn – profiling the nozzle of a turbojet in combination with the use of an ejector can be used to create vortex flows that intensify the heat transfer between the secondary ejector flow and the primary nozzle flow, thus reducing the overall exhaust temperature. Further study of modification influence on exhaust parameters can significantly improve the mixing in domain, resulting in bigger reduction of temperature and potential improvement in terms of thrust and/or fuel efficiency. The quantitative results obtained (a reduction in exhaust temperature of about 10-15% depending on distance from the exhaust core) correspond to the real engine model, which can be applied in small-sized aircraft with subsonic cruise speeds to achieve greater payload mass, flight range, or reduced thermal signature of the aircraft.
publisher Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine
publishDate 2025
url https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/619
work_keys_str_mv AT makarchukbo aresearchoninfluenceofexhaustshapeonthermodynamicandfluiddynamicexhaustpropertiesofasmallscalejetengine
AT ponomarenkosm aresearchoninfluenceofexhaustshapeonthermodynamicandfluiddynamicexhaustpropertiesofasmallscalejetengine
AT makarchukbo doslídžennâvplivuformisoplovogotraktunatermodinamíčnítagazodinamíčníparametrivihlopumalogoreaktivnogodviguna
AT ponomarenkosm doslídžennâvplivuformisoplovogotraktunatermodinamíčnítagazodinamíčníparametrivihlopumalogoreaktivnogodviguna
AT makarchukbo researchoninfluenceofexhaustshapeonthermodynamicandfluiddynamicexhaustpropertiesofasmallscalejetengine
AT ponomarenkosm researchoninfluenceofexhaustshapeonthermodynamicandfluiddynamicexhaustpropertiesofasmallscalejetengine
first_indexed 2025-12-17T13:56:12Z
last_indexed 2025-12-17T13:56:12Z
_version_ 1851764006331613184
spelling oai:ojs2.ihenasgovua.s43.yourdomain.com.ua:article-6192025-04-22T06:12:30Z A RESEARCH ON INFLUENCE OF EXHAUST SHAPE ON THERMODYNAMIC AND FLUID DYNAMIC EXHAUST PROPERTIES OF A SMALL-SCALE JET ENGINE ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ФОРМИ СОПЛОВОГО ТРАКТУ НА ТЕРМОДИНАМІЧНІ ТА ГАЗОДИНАМІЧНІ ПАРАМЕТРИ ВИХЛОПУ МАЛОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГУНА Makarchuk, B. O. Ponomarenko, S. M. The purpose of the study is to evaluate method viability of lowering thermal signature and improvement in fuel efficiency of small turbojet by applying a modification to ejector nozzle assembly of the engine using a CFD model environment. The research examines the numerical 2D and 3D models of the working medium flow in the nozzle duct of a small turbojet engine with a nozzle of specified parameters, as well as the impact of the nozzle and the profiled nozzle on the thermal signature of the small-scale turbojet. The main task of the study is to obtain a quantitative assessment of potential thermal signature reduction in turbojet exhaust with ejector nozzle comparing to engine without an ejector using comparative CFD analysis of a specially profiled CAD model of ejector nozzle mixer assembly. The obtained contours of the main exhaust gas parameters for the 2D engine-analog model within the framework of model verification are presented; in addition, the model was verified through air blowing through the 3D model domain of ejector nozzle to initially evaluate the impact of the ejector flow on the exhaust parameters. After verification modeling, by using existing small-scale turbojet specifications for the model to simplify comparison, the main CFD calculation was provided for standard non-modified nozzle and ejector mixer nozzle respectively. A qualitative conclusion was drawn – profiling the nozzle of a turbojet in combination with the use of an ejector can be used to create vortex flows that intensify the heat transfer between the secondary ejector flow and the primary nozzle flow, thus reducing the overall exhaust temperature. Further study of modification influence on exhaust parameters can significantly improve the mixing in domain, resulting in bigger reduction of temperature and potential improvement in terms of thrust and/or fuel efficiency. The quantitative results obtained (a reduction in exhaust temperature of about 10-15% depending on distance from the exhaust core) correspond to the real engine model, which can be applied in small-sized aircraft with subsonic cruise speeds to achieve greater payload mass, flight range, or reduced thermal signature of the aircraft. У роботі розглядається числова 2D та 3D - модель потоку робочого тіла малого турбореактивного двигуна (ТРД) у сопловому тракті з ежектором заданих параметрів, а також аспект впливу ежектора та профільованого сопла на тепловий слід малого ТРД. Отримані поля значень основних параметрів потоку газу на виході з двигуна для 2D - моделі двигуна-аналога у рамках верифікації моделі; окрім цього, модель було верифіковано продувкою повітрям 3D - профілю вихідного двигуна для первинного визначення впливу течії ежектора на параметри вихлопу. Отримано якісний висновок - профілювання сопла малого ТРД у поєднанні із застосуванням ежектора дозволяє створювати вихрові течії, що інтенсифікують теплообмін вторинного потоку ежектора з первинним потоком сопла та знижують температуру вихлопу двигуна. Отримані кількісні результати є відповідними до параметрів існуючого двигуна, що може бути застосований у малогабаритних літальних апаратах (ЛА) з крейсерськими дозвуковими швидкостями з метою збільшення маси корисного навантаження, дальності польоту або зниження теплової помітності апарата. Institute of Engineering Thermophysics of NAS of Ukraine 2025-03-31 Article Article application/pdf https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/619 Thermophysics and Thermal Power Engineering; Vol 47 No 1 (2025): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 89-99 Теплофизика и Теплоэнергетика; Vol 47 No 1 (2025): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 89-99 Теплофізика та Теплоенергетика; Vol 47 No 1 (2025): Thermophysics and Thermal Power Engineering; 89-99 2663-7235 uk https://ihe.nas.gov.ua/index.php/journal/article/view/619/540 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.ru

Similar Items