مطالعه تحليلي اثرات جريان چرخشي هوا روي اتميزاسيون اسپري

Analysis Study of Swirling Air Stream Effects on Spray Atomization

مقاله حاضر اثرات چرخش جريان هوا روي اتميزاسيون يك اسپري مخروط توخالي لزج چرخان تحت نوسانات سينوسي را مورد بررسي قرار مي دهد. اين كار به روش تحليلي خطي انجام شده و در نهايت، معادله توزيع بدون بعد نرخ رشد موج به دست مي آيد. اين معادله غيرخطي با روش عددي حل و اثر چرخش گاز روي بيشينه نرخ رشد و عدد موج معادل خود بررسي مي شود. نتايج نشان مي دهد كه جريان محوري هواي بيروني در مقايسه با هواي دروني موجب افزايش بيشتر نرخ رشد بيشينه موج و عدد موج معادلش مي شود. در حالت چرخشي بودن هوا نيز چرخش هواي بيروني، اثر بيشتري روي افزايش نرخ رشد بيشينه و در نتيجه بهبود اتميزاسيون دارد. تركيب چرخش هواي دروني و بيروني مي تواند بيشتر از هر كدام از حالت هاي قبل، نرخ رشد موج را افزايش دهد. بيشينه نرخ رشد موج، با طول شكست اوليه اسپري مرتبط بوده و با افزايش آن، طول شكست كوتاه تر شده و قطر قطرات كاهش مي يابد كه نتيجه آن بهبود احتراق و كاهش مصرف سوخت در صورت استفاده از اين سامانه در موتور مي باشد.

This paper investigates the effects of swirling air stream on a viscous hollow cone spray atomization with sinuous instabilities. The dimensionless dispersion equation of wave growth rate was derived with linear stability analysis. The dispersion equation is solved by numerical method and swirling air stream effect on maximum growth rate and its corresponding unstable wave number is investigated. The results show that the maximum growth rate of a swirling liquid sheet subjected to purely outer axial air is more pronounced compared to its counterpart subjected to purely inner axial air. In swirling air stream, swirling of outer air has more effect compared to inner air on maximum growth rate and improves the atomization. The combination of inner and outer air stream swirling has the highest effect on wave growth rate. The growth rate can be related to the breakup length of the liquid sheet and when the growth rate increases, breakup length is shorter. The drop diameter is dependent to the wave number and decreases with the increase of the wave number that can afford improvement of combustion and decrease the specific fuel consumption.