调查喷嘴的雾化和空化特性

Badgujar萨钦角色¹,Sarode普拉文·Laxmanrao¹,Khatik祭廊啊。密苏里州萨利姆¹

机械Engg系助理教授,,R。c·p i T, Shirpur,印度马哈拉施特拉邦

文摘

喷油器喷嘴的影响柴油机的性能和排放至关重要。中遇到的最困难的问题之一的发展高速压缩点火发动机是适当的雾化燃料在燃烧室在极短的时间内可用。的一些重要参数包括喷嘴孔大小、几何、穴蚀现象,收敛,速度的燃料,空气密度,燃料注入,影响提高燃油雾化。雾化发生主要是由于空化,在喷嘴附近的湍流。本文使用流量系数现象,占不同的孔等更好的雾化方法收敛性。数值结果表明,孔有较小的出口直径增加了流量系数与意图的穴蚀现象到一定范围内的增加会导致增加雾化。

关键字

空化、CFD模拟、柴油喷射、雾化流量系数

我的介绍。

现代柴油发动机使用不同的孔设计,关键是描述各种设计对发动机性能和排放的影响。动态因素和几何因素控制喷射器内部流动[1]。动态的影响因素对喷射器流喷雾燃烧和排放已经被各种调查研究[2,3]。也有实验研究的影响喷嘴孔几何对燃油喷射和喷雾的行为。

喷油器喷嘴的设计是至关重要的现代柴油机的性能和排放。一些重要的喷射器喷嘴设计参数包括喷嘴孔大小、形状、喷射器的座位,注射器囊的细节。这些特性是影响柴油机的燃烧特性和稳定的排放。

在锥形状的燃料注入通过一个喷嘴喷雾。喷雾可以分为不同地区基于两相流的构成,如图1所示。液相高压喷雾的喷射系统不断地分解成小液滴非常接近喷嘴并产生液滴大小不同。注射压力对雾化是一个非常重要的参数。主要的雾化,完整的液相进入第一次液滴破裂,发生在直接注射喷嘴孔附近。后来,相对较大的初始液滴可以进一步分解成较小的二次水滴[4]。

作为主要的雾化是发生在孔附近由于动荡和空化,所以在雾化孔形状影响的重要性。众所周知,空化喷嘴孔是重要的增加湍流和改善雾化也有过多的空化的危险给予非常贫穷的雾化[1]。遇到的空化现象主要发生在液体泵和发电机,注射喷嘴、油门、管道和船舶螺旋桨。空化也可以减少流动效率(流量系数)由于其影响退出飞机,通过部分阻塞喷嘴出口。此外,内爆孔内的空化气泡会导致减少喷射器的性能。很明显,最优数量的空化是可取的,所以重要的是要理解原因空泡生成[2]。

二世。文献调查

文献调查关于喷嘴燃油雾化方面本章研究进行了综述和讨论。

约翰·c·Kayseret。艾尔。研究了放电系数为圆形和椭圆入口喷嘴关联与喉咙雷诺数。的相关性表明,随着雷诺数减少Re < 20000的流量系数急剧下降。再保险> 20000的流量系数随着雷诺数增加缓慢。这种行为是一致的与之前的数据和流体动力学理论为圆形和椭圆喷嘴[5]。

j . Konget。基地,调查锥形喷嘴孔增加了流量系数,减少了空泡在洞里。液滴的速度和粒子大小是使用相位多普勒风速计测量的系统。结果表明,注射速率的形状从锥形喷嘴孔初始斜率增加注入速度高于直下喷嘴注射压力相同。喷嘴与锥形喷嘴孔渗透增加,因为更高的初始注射速度。在喷嘴孔出口附近,喷射角与锥形喷嘴孔减少,因为强大的喷雾轴向动量。索特平均直径(SMD)下游价值与锥形喷嘴孔小于直喷嘴孔由于更高的初始注入和空气/燃料增加动量交换[6]。

h . s . Sondh出版社调查变量区域孔板流量计显示流量的线性位移对称的身体放在同心地下游孔固定区域内的管道。三个形状对称的身体即截锥体的锥,截头圆锥半球形的基地,和截锥体的锥与半球形基地和抛物线顶点的下游使用孔板流量计孔板开发一个变量区域。实验被执行在不同位置的对称的身体评估变量区孔板流量计的性能。截锥体的锥半球形基地和抛物线顶点给近线性变化的流量与地位一个恒定的压差[8]。

答:Dorri等进行了数值研究,为了evidenciate孔形状的影响在喷雾的生成,在高压柴油喷嘴。不同孔形状测试使用有限体积CFD代码在不同燃油喷射压力。研究压力的CFD模拟轮廓后,通量线,速度矢量和喷嘴内的燃料的质量流率,结果表明,锥形孔的变化与孔内压力的变化[9]。

三世。空化现象

的主要影响因素之一的喷嘴流量系数和动量注入燃料射流空化喷嘴孔。尤其在直圆洞用一把锋利的入口。Geometricinduced空化发生在局部压力低于蒸汽压力和汽相形式。当流空化发生在喷嘴孔变得哽咽[10]。

在喷油器喷嘴空化提高了雾化通过主分手,随后提高了燃料的燃烧,从而减少排放[7]。更好的雾化有助于减少碳氢化合物的排放和提高发动机效率

空化数的测定

排出来,空化系数Cd和ηM影响。估计空化的影响,空化数可以定义。空化的速率取决于喷嘴孔的压降

K =(π- Pv) /(π- Pb) (1)

π是喷嘴的压力在进口洞。其他的空化数的定义也使用。空化发生在方程(1)定义的空化数低于临界值,Kcrit这取决于压力和喷嘴的细节。在方程(1)是更容易使用,所有的压力可以测量或估计,Kcrit必须确定实验或数值。空化发生在大多数情况下直接燃油喷射系统利用喷嘴孔用锋利的入口[2]。

空化空泡数小于Kcrit时发生。在这种情况下,Cd随√。在K ~ 1、Cd达到一个最小值等于Ca。总之,在空泡的条件下:

Cd = Ca√k (2)

因为空化有重要影响基线直喷嘴的流量系数用锋利的入口,值得考虑如何减少甚至消除空化喷嘴和有什么影响,会对喷嘴的性能[3]。

为锥形孔,通常描述孔的直径不同进口和出口使用的因素:

K因子= (Dentry - Dexit) / 10

在Dentry和Dexitμm,称为“k系数”。该参数使直径的进口和出口之间的区别。

第四,喷嘴在调查中

喷嘴是采取固定出口直径219μm和改变了锥形入口直径。的空泡系数可以在孔部分放电现象。所以可以做数值分析的帮助下策略和流利的组合和分析结果。策略是网开发软件,我们可以创建模型和网格。流利的不同模型的分析软件是用于解决模型,我们正在spalart allmaras一个方程进行分析。

答:策略的过程

孔分为六部分即入口,内壁,上墙,外墙、出口和轴。为了捕捉流参数在孔进口和出口,这是至关重要的部分,这些点附近的一个细孔网做了。为了方便起见,轴线对称的喷嘴模拟和喷嘴的喷射压力保持在相同的范围,真正的喷油器喷嘴即100巴。

b .流利的过程

策略过程结束后将编写网格文件。流利的读网文件之后,应用边界条件。进行了一系列的模拟在不同的入口直径。进行了模拟,直到一个稳定的质量流率在进口和出口。

在边界条件被应用。

操作条件:101325 Pa

解决:绿色高斯细胞为基础,基于2 d,稳定,隐式、压力

模型:spalart allmaras(一个方程)

诉CFD模拟的结果

喷嘴由圆柱形孔形状相同的进口和出口直径有0 k系数。模拟考虑这种几何形状进行流量系数,总压强,轴向速度分布和轮廓。

不同的喷嘴几何是用于获取流量系数如0.7和1.0 k系数。比较流量系数分布如图10所示。

六。结论

空化的主要来源是主要的雾化喷嘴附近的。更高的空化小水滴,但导致流的速度减少。所以空化也保持到临界条件,这个条件是通过增加流量系数。从目前的调查可以得出以下主要结论。是见过放电系数在锥形喷嘴的增加而增加。收敛的形状对放电的出口大大修改系数在注射过程中不同类型的喷嘴,因此空化形式的临界空化。

承认

我想表达我诚挚的感谢p . l . Sarode教授的指导和鼓励,开展这项工作。我也感谢我的朋友给我的支持。

引用

Sibendu Som,安妮塔·拉米雷斯,道格拉斯·e·朗文Suresh Aggarwal。”效应的喷嘴喷孔几何,燃烧和排放特性在柴油机的条件下“爱思唯尔Ltd.Fuel 90, 90卷,1267 - 1276;2011年。
美国Som, s . k . Aggarwal。“调查柴油机喷油器喷嘴流和空化特性的“燃气轮机工程和权力,卷。132;2010年。
j . Benajas j . v .牧师,r . Payri a . h . Piazas。“分析柴油喷嘴几何形状的影响在注射速率特性”流体工程学报,卷。126;2004年。
c -鲍姆加滕。“在内燃机混合形成”。施普林格-柏林海德堡,62/3020,2006。
约翰·c·凯塞,罗伯特·l·沈大伟。“可压缩流流量系数通过直径较小的孔和收敛喷嘴“化学工程科学,没有;1991年。
j .香港和c . Bae”调查的柴油喷雾主要分拆和发展不同的喷嘴几何图形”,11日国际年会液体雾化和喷雾系统,维尔,美国科罗拉多州;2009年。
曾p, s . Sarholz c . Iwainsky装箱,n .彼得斯·m·赫曼”模拟主要分手柴油喷雾相变,“激飞柏林海德堡,5759卷,2009年。
h . s . Sondh辛格、v·瑟b·k·甘地。“设计和开发的可变区孔板流量计”流量测量仪表,13卷,69 - 73;2002年。
A . Dorri et al。”孔几何的影响在柴油机喷油器的空化现象,数值调查”goriva我maziva 48卷,3:351 - 371年,2009年。
F.J.萨尔瓦多,j . Martinez-Lopez j . v .罗梅罗医学Rosello。“计算;穴蚀现象的研究现象及其与发达在柴油机喷油器喷嘴湍流大涡模拟(LES)“数学和计算机建模;57卷,1656 - 1662。,2013年4月。
唱钟旭公园,罗尔夫·d·那个宿舍叫赖茨。”建模的影响喷油器喷孔布置在柴油机燃油消耗和排放“燃气轮机工程和权力,卷。130;2008年。