Perpustakaan Digital ITB

Pulse detonation engine (PDE) adalah alat propulsi yang memanfaatkan detonation untuk menghasilkan gaya dorong. Detonation adalah ledakan sebagai hasil dari ekspansi gas aliran supersonik akibat perubahan mekanik dan fisik, pada kasus ledakan aliran subsonik dikenal dengan deflagration. Detonation yang terjadi dalam PDE berupa deflagration-to-detonation transition (DDT) dalam tabung ledak PDE. DDT adalah fenomena percepatan gelombang api dari kecepatan subsonik meningkat menjadi kecepatan supersonic diakhiri dengan ledakan akibat peningkatan tekanan dan berkurangnya volume gas kearah hilir. Fenomena DDT terjadi dalam empat fase, yaitu pembakaran conductive, pembakaran convective, pembakaran compressive, dan terakhir terjadinya detonation. DDT pada PDE bergantung pada rintangan-rintangan yang digunakan dalam tabung ledak, beserta pengaturan massa bahan bakar dan pengoksidasi udara yang masuk. Penelitian dilakukan pada pengaruh perubahan geometri rintangan dan komposisi campuran udara dengan hidrogen pada DDT di dalam PDE, dengan simulasi computational fluid dynamics (CFD). Simulasi dilakukan pada 3 model geometri berbeda dengan 5 variasi campuran kimia untuk setiap geometri. Ketiga variasi geometri dibuat berdasarkan perbedaan rasio luas rintangan terhadap penampang tabung ledak atau blockage ratio (BR), dengan nilai BR 0,43, 0,51, dan 0,64. 5 variasi campuran kimia yang digunakan berupa campuran setimbang dan lean dengan kelebihan udara senilai 5%, 10%, 15%, dan 20%. Model-model yang dihasilkan kemudian dibandingkan dengan memperhatikan parameter kecepatan api. Model dapat divalidasi dengan hasil eksperimen, dengan error kecepatan sebesar 7,58% diatas nilai kecepatan maksimal dalam eksperimen. Observasi menunjukkan terjadinya alur kecepatan api di bagian tengah penampang yang sejajar dengan lubang pada rintangan, peningkatan tekanan awal, menurunnya volume ke arah hilir, serta peningkatan suhu, konsisten dengan reaksi pembakaran dan detonation. Model dengan variasi BR rintangan yang lebih besar memiliki kecepatan maksimal lebih tinggi, dengan kecepatan maksimal meningkat dengan kelebihan udara hingga stagnan pada tingkat kelebihan udara tertentu, dengan tingkatan yang lebih rendah untuk tabung dengan rintangan yang lebih besar. Stagnansi untuk tabung ledak dengan BR 0,43 dan 0,51 dimulai pada angka kelebihan udara 10%, sedangkan pada tabung ledak dengan BR 0,64 dimulai pada angka kelebihan udara 5%.