مطالعه ي عددي فواره ي گاز برخوردي به يك صفحه ي تخت

Numerical Study of a Wall-Impinging jet on a Flat Plate

از آنجا كه در موتورهاي تزريق مستقيم گازسوز، در حالت احتراق همگن، شكل گيري مخلوط در اثر برخورد فواره با سطح پيستون متحرك انجام مي شود، مطالعه شكل گيري مخلوط در اثر برخورد با ديواره متحرك اهميت زيادي در توسعه اينگونه موتورها دارد. در تحقيق حاضر با استفاده از نرم افزار Ansys Fluent رفتار فواره ي گاز برخوردي با صفحه ي تخت در هواي اتمسفر شبيه سازي شده و با استفاده از نتايج تجربي موجود، نتايج شبيه سازي عددي انجام گرفته صحه گذاري گرديد. در ادامه با توجه به شبيه سازي هاي انجام گرفته تاثير پارامترهايي چون نسبت فشار، دور موتور و زمان شروع تزريق روي شكل گيري مخلوط سوخت و هوا در محفظه ي بسته و شرايطي مشابه كورس تراكم موتور ملي EF7 مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه مدل آشفتگي SST k-ω نسبت به مدل k-ε در پيش بيني عمق نفوذ گاز بعد از برخورد به ديواره به طور قابل توجه ي بهتر عمل مي كند. همچنين افزايش نسبت فشار باعث افزايش عمق نفوذ سوخت تزريق مي شود، اما افزايش دور موتور برخلاف تزريق در محيط باز، در محيط بسته و كورس تراكم سبب كاهش عمق نفوذ گاز مي شود. همچنين زمان انجام تزريق در يك موتور، بسته به شرايط ديگر از جمله دور موتور، فشار پاشش و مدت زماني كه پاشش صورت مي گيرد مي تواند سبب كاهش يا افزايش عمق نفوذ شود.

In direct injection gaseous fueled engines and during their homogeneous combustion mode، mixture formation is controlled by impinging of fuel jet on piston crown، hence، study of impinging jets can improve development of this type of engines. In the present work، a numerical model for simulating helium impinging jet behavior، injecting in an open environment was conducted by using Ansys Fluent software and validated using existing experimental results. The validated numerical model then was used to study the effects of Pressure ratio، engine rpm and injection timing on methane-air mixture formation in EF7 direct injection engine. Results showed that SST k-ω turbulence model predicts the impinging jet penetration depth much better than k-ε model. Also jet tip penetration would increase with increasing the pressure ratio، but decreases with increasing engine rpm unlike the injection in atmospheric condition. Our study showed that the injection timing can affect the jet penetration، depending on the other engine conditions such as pressure ratio or engine rpm. In direct injection gaseous fueled engines and during their homogeneous combustion mode، mixture formation is controlled by impinging of fuel jet on piston crown، hence، study of impinging jets can improve development of this type of engines. In the present work، a numerical model for simulating helium impinging jet behavior، injecting in an open environment was conducted by using Ansys Fluent software