آناليز عددي و آزمايشگاهي جريان داخلي و تاثير آن بر زاويه پاشش انژكتورهاي دوپايه گريز از مركز سوخت مايع

Numerical and Experimental Analysis of Inner Stream and its Effect on Formation of Spray Angle at Dual-base Swirl Injector in a Liquid Engine

نحوه پاشش سوخت به درون انژكتور تاثير بسزايي بر پايداري و اختلاط مناسب سوخت و اكسيدكننده دارد. امروزه انژكتورهاي گريز از مركز به دليل ايجاد چتر پاشش يكنواخت و توزيع مناسب سوخت كاربرد زيادي در صنايع هوافضا دارند. پديده ايجاد و توسعه حفره هوا در جريان داخلي انژكتورهاي گريز از مركز و شبيه سازي آن به دليل ايجاد دو جريان پيچشي آشفته در دو فاز مختلف كه داراي سطح آزاد مشترك مي باشند، پيچيده است. انژكتورهاي دوپايه نسبت به تك پايه و جريان مستقيم داراي اتميزاسيون و احتراق بهتر و يكنواخت تري مي باشد. جريان داخلي تاثير مهمي بر خصوصيات اسپري خروجي انژكتور گريز از مركز دارد. در اين مقاله، به شبيه سازي فيلم مايع، حفره هوا و زاويه پاشش در انژكتورهاي دوپايه گريز از مركز پرداخته مي شود. شبيه سازي سيال به صورت دوفازي انجام مي پذيرد و فاز گاز با هوا و فاز مايع با آب شبيه سازي مي شود. در ادامه، با اعتبارسنجي نتايج عددي صحت روش حل در نرم افزار فلوينت نشان داده مي شود؛ زيرا روش عددي مي تواند به عنوان ابزاري كم هزينه نسبت به روش آزمايشگاهي در روند طراحي و بهينه سازي انژكتور در كاربردهاي صنعتي مختلف مورد استفاده قرار گيرد.

The way fuel is sprayed has an important effect on stability and convenient mixture of fuel and oxidizer. Because of formation of uniform spray cone and proper distribution of the fuel, swirl injectors have been used in many aerospace industries. Formation and development of air cone in the interior stream of swirl injectors and their simulation is complicated. Dual-Base-swirl injectors have better atomization and more effective and uniform mixture and combustion. Inner stream has an important effect on spray characteristics. In this article, we simulated liquid film, air cone, and spray angle in such injectors. Inner stream of swirl injector was simulated via a two-phase method. We used air for gas-phase and water for liquid-phase and validated our results with experimental data.