بررسي عددي تأثير چرخش و تغيير نحوه جابجايي سوزن بر رفتار فواره سوخت ديزل

Numerical investigation of the effect of swirl and needle lift profile change on the diesel fuel spray behavior

در اين مقاله تاثير ايجاد جريان چرخشي و تغيير پروفيل جابجايي سوزن بر روي رفتار افشانه سوخت ديزل بررسي شده است. لذا، جريان دوفازي درون انژكتور ديزل با كمك ديناميك سيالات محاسباتي شبيه ­سازي شده است. براي ايجاد هندسه نرم افزار ساليدوركز و براي شبكه ­بندي و شبيه ­سازي از نرم­ افزار اي وي ال فاير استفاده شده است. ابتدا جريان مايع و مشخصات افشانه نازل­ هاي استوانه ­اي و مخروطي با جابجايي سوزن يكسان به­ صورت عددي بررسي شده است. نتايج عددي اين مرحله نشان مي­ دهند كه نازل مخروطي نسبت به نازل­ استوانه ­اي طول نفوذ افشانه بيشتري دارد ولي قطر متوسط ساتر براي هر دو نازل يكسان است. در مرحله دوم به منظور افزايش زاويه مخروطي افشانه و بهبود كيفيت اتميزاسيون، از خان درون نازل مخروطي استفاده گرديده و پروفيل جابجايي سوزن نيز تغيير داده شده است. نتايج عددي حاصل در اين مرحله نشان مي دهند كه اين نازل­ هاي جديد داراي زاويه مخروطي افشانه بيشتر و طول نفوذ و قطر متوسط ساتر كمتري نسبت به نازل­ هاي شبيه سازي شده در مرحله اول مي­ باشند. بنابراين مشخصات افشانه سوخت از طريق ايجاد جريان چرخشي، تغيير پروفيل جابجايي سوزن و هندسه نازل قابل كنترل مي­ باشند. نتايج عددي و تجربي از تحقيقات پيشين اعتبارسنجي شده ­است.

In this study, the effect of creation swirly flow and needle lift profile change on the behavior of the diesel fuel spray considered. To this end, two phase flow inside the diesel injector was simulated using the CFD. Solid works software has been used for geometry creation and AVL-Fire software has been used for meshing and simulating. Firstly, the liquid flow and spray characteristics of the cylindrical and conical nozzles with the same needle lift are investigated numerically. Numerical results of this step show that the conical nozzle has a longer penetration length than cylindrical nozzle, but Sauter mean diameter of these two nozzles are almost the same. In the second step, in order to increase the spray cone angle and improving atomization quality, spiral rifling like guides used in conical nozzle and needle lift profile had been changed. Numerical results of this step show that these new nozzles have more spray cone angle and less penetration length and sauter mean diameter than nozzles simulated in the first step. Thus the fuel spray characteristics can be controlled by creation of swirly flow and changing the nozzle geometry and needle lift profile. Numerical results and experimental data validated from previous researches.