طراحي، شبيه ­سازي عددي و آزمايش يك انژكتور گريز از مركز با ورودي­ هاي مماسي

Design, Numerical Simulation and Experiment of a Swirl Injector with Tangential Inlets

در اين مقاله، روش طراحي و محاسبات يك انژكتور گريز از مركز جريان مماسي با فرض يك سري معلومات ارائه شده است.اين انژكتور براساس روش مذكور، به­ گونه­اي طراحي شده است كه يك زاويه پاشش باز و ضخامت لايه خيلي كم به ­دست مي­ دهد كه براي محدوديت طول محفظه­ مناسب بوده و پودرسازي ريزتري به­ دست مي ­دهد. پديده ايجاد و توسعه حفره هوا در جريان داخلي انژكتورهاي گريز از مركز پيچشي و شبيه سازي آن، به­ دليل وجود دو جريان پيچشي آشفته در دو فاز مختلف كه داراي سطح آزاد مشترك­ اند، پيچيده است. براي اين انژكتور، تحليل عددي جريان داخلي به­ منظور پيش ­بيني مشخصه­ هاي جريان خروجي انجام گرفته است تا اطمينان حاصل شود كه حفره هوا به­ درستي در انژكتور شكل گرفته است و مشخصه­ هاي خروجي مورد نظر تامين شده است. اين مشخصه­ ها شامل زاويه مخروط پاشش، ضخامت لايه سيال خروجي، توزيع سرعت خروجي، راندمان پرشدگي نازل تخليه، الگوي پاشش و غيره است. براي حل جريان دوفازي و شبيه سازي جريان سطح آزاد بين دو فاز و تشكيل حفره هوا، روش حجم سيال استفاده شده و آشفتگي جريان نيز با استفاده از مدل k-e شبيه سازي مي­ شود. نتايج اين بررسي­ ها در مقاله به تفصيل ارائه و بحث شده است.

In this paper, design and calculation method of a swirl injector with tangential inlets has been presented considering some known assumption. The injector designed based on the above method has been manufactured using CNC. Formation and development phenomena of air core within swirl injectors and their simulation is complicated due to two-phase swirl turbulent flow with common free surface. Therefore, in order to predict exit flow properties and investigate test results fitting, internal flow analysis has been performed. The results show agreement between numerical simulations and experiments, and air core has been formed correctly within injector. Two-phase and free surface simulations have been carried out using VOF method and turbulence has been modeled using k-e model. The results have been discussed completely in the text.