بررسي تجربي و عددي هيدروديناميك انژكتور مارپيچي و ارائة پارامترهاي حل سازگار با مشخصات اسپري

Experimental and numerical investigation on hydrodynamic of spiral atomizer and presenting of compatible solution parameters with spray characteristics

استفاده از انژكتورهاي مارپيچي از جمله روش‌هاي متداول و مناسب در اسپري مايعات است. در اين مقاله، نخست عملكرد اين نوع انژكتورهاي تك‌پايه به‌روش تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. سپس، اثر دو پارامتر هندسي مهم در اين انژكتورها؛ يعني قطر اوريفيس خروجي و زاوية مارپيچ، به‌عنوان كميت‌هايي كه اثر غالب دارند، بررسي ‌شده است. نتايج تجربي نشان مي‌دهد كه كاهش زاوية مارپيچ و افزايش قطر اوريفيس خروجي، قطر ميانگين ساوتر قطرات را افزايش مي‌دهند. در ادامه، شبيه‌سازي عددي اسپري انژكتور پيچشي با استفاده از نرم‌افزار متن‌باز اوپن‌فوم در دو تست مختلف انجام و پارامترهاي ضريب شكست اوليه و پارامتر توزيع در مدل عددي به‌صورتي سازگار با نتايج تجربي و در محدودة فشاري پايين ارائه شده است. نتايج عددي نشان مي‌دهد كه انتخاب مقادير 5 و 3 براي ضريب شكست اوليه و همين‌طور مقادير 3 و 2/3 براي پارامتر توزيع به‌ترتيب در تست‌هاي اول و دوم، سرعت و توزيع اندازة قطرات حاصل از اسپري را با دقت خوبي پيش‌بيني مي‌كند. با استفاده از ثابت‌هاي به‌دست‌آمده مي‌توان اسپري مخروطي توخالي انژكتورهاي مارپيچي در محدودة فشاري پايين (پايين‌تر از 15 بار) را از اين ‌پس مستقل از نتايج تجربي مدلسازي كرد.

The use of spiral atomizers is one of the common and appropriate methods to produce liquid sprays. In this paper, we have investigated the performance of these single-base atomizers experimentally. Then, the effects of two important geometrical parameters in these type of atomizers, orifice diameter and spiral angle as quantities that have dominant effects were studied. After this, the numerical simulation of spray was conducted using the open-source OpenFOAM code and helping of experimental results, parameters in numerical models compatible with these results are presented in the low pressure range. Experimental results show that decreasing spiral angle and output orifice diameter, increases Sauter mean diameter of droplets. In addition, the numerical simulation of spiral atomizer predicts velocity and size distribution of spray droplets with good accuracy that shows validity of the experimental parameters used in numerical models. In this paper using experimental results, numerical model parameters that are compatible with hollow cone spray of these atomizers have presented that with the presented parameters, Hereinafter simulation of hollow cone spray in pressure range of this paper could be done independent of the experimental results.