2488244 Ντίζελ μπεκ ψεκασμού για κινητήρες Scania DC09/DC13/DC16

Δυναμική σπηλαίωση μέσα σε έναν εγχυτήρα ντίζελ υψηλής απόδοσης – μια πειραματική και CFD έρευνα (μέρος 4)

Συνοπτικά: 

Η απεικόνιση υψηλής ταχύτητας της σπηλαίωσης μέσα σε ένα στόμιο ελέγχου αποκάλυψε ένα παλμικό υδραυλικό αποτέλεσμα που δεν είχε παρατηρηθεί σε προηγούμενες μελέτες.Δημιουργήθηκε μεγάλη κοιλότητα κενού κατά μήκος του τοιχώματος του στομίου και μόλις φτάσει στο κωνικό τμήμα, έγινε επίχωση ανάντη κατά μήκος του στομίου.Όταν η επίχωση έφτασε στην είσοδο του στομίου, υπήρξε μια μετάβαση της δομής ροής, η μεγάλη κοιλότητα κενού αναμορφώθηκε και η διαδικασία επαναλήφθηκε

Η προηγμένη μοντελοποίηση αναταράξεων στις προσομοιώσεις CFD παρήγαγε αποτελέσματα που είναι πολύ πιο ακριβή από τα τυπικά μοντέλα σε σύγκριση με τα πειραματικά αποτελέσματα.

Το CFD ταίριαξε με την παλλόμενη σπηλαίωση μεγάλου κενού κατά μήκος του στομίου και το συμβάν συμπλήρωσης.

Η συχνότητα αυτής της συμπεριφοράς στα αποτελέσματα CFD συμφωνούσε επίσης με αυτή του πειράματος.

Το CFD αποκάλυψε ότι ο ρυθμός ροής ήταν επίσης παλλόμενος, συνδεδεμένος με τη συμπεριφορά σπηλαίωσης που περιγράφηκε παραπάνω.Το γεγονός ότι ο μέσος όρος Cd στο CFD συμφωνούσε με αυτόν που μετρήθηκε στο πείραμα έδινε εμπιστοσύνη ότι ο παλμός του ρυθμού ροής του CFD ήταν ακριβής.

Η χρήση LSM επέτρεψε την ανάπτυξη των μοντέλων LES CFD σε ένα διαχειρίσιμο χρονικό πλαίσιο.Αυτό εξοικονόμησε σημαντικό χρόνο στην ανάπτυξη μοντέλων για εξαρτήματα πραγματικού μεγέθους.

Στην περίπτωση του πραγματικού μπεκ ψεκασμού, η συχνότητα της παλμικής σπηλαίωσης ήταν πολύ υψηλή για να επηρεάσει την απόδοση του κινητήρα.Η επίγνωση του φαινομένου που παρέχεται από αυτή την εργασία θα επιτρέψει την αποφυγή τυχόν αρνητικών επιπτώσεων σε μελλοντικά επίπεδα σχεδιασμού.

βιβλιογραφικές αναφορές
[1]Γ.Soteriou, M. Smith and R. Andrews, «Cavitation hydraulic flip and atomization in direct injection diesel sprays», στο IMechE C465/051/93, 1993.
[2]Γ.Soteriou, M. Smith and R. Andrews, "Diesel injection - laser light sheet illumination of the development of cavitation in orifices," in IMechE C529/018/98, 1998.
[3]Β.Befrui, P. Spiekermann, MA Shost and M.-C.Lai, «VoF-LES Studies of GDi Multi-Hole Nozzle Plume Primary Breakup and Comparison with Imaging Data», στο Συνέδριο ILASS Europe on Liquid Atomization and Spray Systems, Χανιά, Ελλάδα, 2013.
[4]RE Bensow, "Simulation of the unsteady cavitation on the Delft Twist11 foil using RANS, DES and LES," στο Δεύτερο Διεθνές Συμπόσιο για τους Θαλάσσιους Προωστήρες, Αμβούργο, Γερμανία, 2011.
[5]Γ.Egerer, S. Hickel, S. Schmidt και N. Adams, "Analysis of turbulent cavitating flow in a micro channel," στο SHF Conference on Hydraulic Machines and Cavitation / Air in Water Pipes, Γκρενόμπλ, Γαλλία, 2013.
[6]ML Shur, PR Spalart, MK Strelets και AK Travin, "Μια υβριδική προσέγγιση RANS-LES με δυνατότητες καθυστερημένης DES και μοντελοποίησης τοίχου LES", στο International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] C. Arcoumanis, JM Nouri and RJ Andrews, "Application of Refractive Index Matching to a Diesel Nozzle Internal Flow," στο 6th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, 1992. [8] D. Bush, CCESoteri , M. Winterbourn και C Daveau, "Investigating hydraulic control components in high performance injectors" in Fuel Systems for IC Engines, IMechE 2015.