بررسی عددی حفره‌زایی در افشانه تزریق دیزل با استفاده از شبیه‌سازی دوسیالی

نویسندگان

چکیده

در این مقاله، تأثیر هندسه افشانه بر مشخصه‌های جریان داخل افشانه و پدیده حفره‌زایی بررسی ‏شده است. به این منظور جریان حفره‌زایی داخل افشانه دیزل چندسوراخ با استفاده از دینامیک ‏سیالات محاسباتی شبیه‌سازی شده است. جریان درون افشانه، گذرا و دوحالتی (مایع و بخار) فرض ‏و با استفاده از شبیه‌سازی دوسیالی اویلری شبیه‌سازی شده است. شبیه‌سازی دوسیالی، یک ‏شبیه‌سازی غیرهمگن است. به این معنی که معادلات حاکم برای هر حالت به صورت جداگانه حل ‏می‌شود. اندرکنش بین‌حالتی نیز با استفاده از جزءهای تبادل بین حالتی شبیه‌سازی می‌شود. برای ‏بررسی اثر هندسه شبیه‌سازی بر جریان حفره‌زایی داخل افشانه، تعداد سوراخ‌های افشانه از 2 تا 8 ‏تغییر داده شده است. نتایج عددی نشان می‌دهند با افزایش تعداد سوراخ‌های افشانه، ساختار و قدرت ‏جریان‌های گردابه‌ای درون کیسه و سوراخ‌های افشانه به شدت تغییر می‌کند. از نقطه نظر ‏مشخصه‌های جریان داخل افشانه، افزایش تعداد سوراخ‌های افشانه، کاهش سرعت تزریق و شار ‏جرمی جریان موجب افزایش شدت حفره‌زایی می‌شوند. به‌علاوه، ضریب تخلیه و سطح مقطع مؤثر ‏افشانه با افزایش تعداد سوراخ‌های افشانه کاهش می‌یابد. روش شبیه‌سازی با مقایسه نتایج عددی و ‏تجربی موجود از تحقیقات پیشین اعتبارسنجی شده است.‏

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of cavitation in diesel injector nozzle using two-‎fluid modeling

نویسندگان [English]

  • S. Sohrabi
  • A. Zandi
  • M. Shams
چکیده [English]

In this paper, the effect of the injector geometry has been investigated on ‎characteristics of the internal nozzle flow and the cavitation phenomenon. To ‎this end, the cavitational flow inside a multi-hole diesel injector was simulated ‎using the computational fluid dynamics. The flow inside the nozzle was ‎considered transient and biphasic (liquid phase and vapor phase) and was ‎simulated using the Eulerian two-fluid model, which is a non-homogeneous ‎model. In this model, governing equations were solved for each phase ‎separately. The interaction between phases was modeled using relevant ‎interfacial exchange terms. To investigate the effect of the nozzle geometry on ‎the cavitational flow, the number of injector holes was varied from 2 to 8. ‎Results showed that by increasing the number of nozzle holes, the structure ‎and the intensity of the vortex flow in the nozzle sac and holes are extremely ‎varied. From the nozzle flow characteristics point of view, an increase in the ‎number of nozzle holes, resulted in a reduction in the injection velocity and the ‎mass flow rate and an increase in the cavitation intensity. Furthermore, the ‎discharge coefficient and the effective area of the nozzle fall with increasing the ‎number of nozzle holes. The simulation method was validated by comparing ‎numerical results with experimental data and a good agreement was achieved.‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cavitation
  • Nozzle geometry
  • Diesel injection
  • numerical simulation
  • Multi-hole nozzle