Теперь, в прорыве, опубликованном в Физика жидкостей, команда , включающая проф. Хироси Готода, г-жа Сатоми Шима и г-н Косукэ Накамура из Токийского университета науки (TUS) в сотрудничестве с доктором Синго Мацуямой и доктором Юей Омичи из Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) использовали расширенный анализ временных рядов, основанный на сложных системах, чтобы выяснить это.

Объясняя свою работу, проф. Готода говорит: "Нашей главной целью было раскрыть физический механизм, лежащий в основе формирования и поддержания высокочастотных колебаний горения в цилиндрической камере сгорания, используя сложные аналитические методы, вдохновленные символической динамикой и сложными сетями". Эти результаты также были освещены Американским обществом физики в их разделе новостей и Институтом физики на их новостной платформе Physics World.

Камера сгорания, которую ученые выбрали для имитации, является одним из модельных ракетных двигателей. Они смогли точно определить момент перехода от стабильного состояния горения к колебаниям горения и визуализировать его. Они обнаружили, что значительные периодические колебания скорости потока в топливной форсунке влияют на процесс воспламенения, что приводит к изменению скорости тепловыделения. Колебания скорости тепловыделения синхронизируются с колебаниями давления внутри камеры сгорания, и весь цикл продолжается в серии контуров обратной связи, которые поддерживают колебания горения.

Кроме того, рассмотрев пространственную сеть колебаний давления и скорости тепловыделения, исследователи обнаружили, что кластеры источников акустической энергии периодически формируются и разрушаются в сдвиговом слое камеры сгорания вблизи края инжекционной трубы, что дополнительно способствует возникновению колебаний горения.

Эти результаты дают разумные ответы на вопрос, почему возникают колебания горения, хотя и специфичные для жидкостных ракетных двигателей. Профессор Готода объясняет: "Колебания горения могут привести к фатальному повреждению камер сгорания в ракетных двигателях, авиационных двигателях и газовых турбинах для выработки электроэнергии. Поэтому понимание механизма формирования колебаний горения является важным предметом исследования. Наши результаты внесут значительный вклад в наше понимание механизма колебаний горения, генерируемых в жидкостных ракетных двигателях".

Действительно, эти результаты являются значительными, и можно ожидать, что они откроют двери для новых путей исследования, чтобы предотвратить колебания горения в критически важных двигателях.