بررسي عددي تاثير ايجاد جريان چرخشي درون نازل و افزايش فشار تزريق بر روي كاويتاسيون و خصوصيات افشانه سوخت ديزل

Numerical investigation on the effect of creating swirly flow inside the nozzle and injection pressure increase on the cavitation and diesel fuel spray characteristics

در اين مقاله به­بررسي تاثير تغيير هندسه و ايجاد جريان چرخشي درون نازل انژكتور و افزايش فشار تزريق بر شدت كاويتاسيون و مشخصات افشانه حاصل با استفاده از نرم­افزار Fire پرداخته شده است. بدين منظور پس از شبيه­سازي انژكتور با سوراخ نازل استوانه­اي و مخروطي همگرا و اعتبارسنجي نتايج عددي با نتايج تجربي موجود، از خان درون سوراخ نازل مخروطي همگرا و همچنين فشارهاي تزريق متفاوت استفاده شده است. نتايج عددي نشان مي­دهند كه استفاده از خان منجر به افزايش زاويه مخروطي افشانه و كاهش طول نفوذ و قطر متوسط ذرات مي­گردد. همچنين افزايش فشار تزريق منجر به افزايش طول نفوذ افشانه و كاهش زاويه مخروطي افشانه و قطر متوسط ذرات مي­شود. به­ منظور محاسبه مقادير زاويه مخروطي افشانه از نرم­افزار MATLAB استفاده شده است. افزايش طول نفوذ افشانه در اين حالت، احتمال آن­كه پاشش سوخت به پيستون و يا ديواره­هاي سيلندر برخورد كند و در نتيجه آن مقدار هيدروكربن نسوخته افزايش و بازده موتور كاهش يابد، را افزايش مي­دهد. بنابراين مشخصات افشانه سوخت از طريق تغيير هندسه نازل و فشار تزريق مي­توانند كنترل شوند.

In this paper, the effect of changing geometry and creating swirly flow inside the injector nozzle and increase of injection pressure on the cavitation and resulted spray characteristics are investigated using Fire software. To this end, after simulating injector with cylinderical and conical nozzle holes and validating numerical resultswith experimental data, spiral rifling like guide inside the converged conical nozzle hole and different injection pressure have been used. Numerical results show that using spiral rifling like guide leads to increasing spray cone angle and decreasing penetration length and Sauter mean diameter. Also, increase of the injection pressure leads to increasing penetration length and decreasing spray cone angle and sauter mean diameter. Matlab software has been used in order to calculating the spray cone angle. The increased spray penetration length in this case may lead to impingement and bore wetting resulting increased hydrocarbon emissions and decreasing engine efficiency. Thus,the fuel spray characteristics can be controlled by changinenozzle geometry and injection pressure.