2488244 Wtryskiwacz paliwa do silników Scania DC09/DC13/DC16

Kawitacja dynamiczna wewnątrz wysokosprawnego wtryskiwacza diesla – badania eksperymentalne i CFD (część 4)

Podsumowując: 

Szybkie obrazowanie kawitacji w kryzie kontrolnej ujawniło pulsujący efekt hydrauliczny, którego nie obserwowano w poprzednich badaniach. Wzdłuż ściany otworu powstała duża kawitacja, a po osiągnięciu sekcji stożkowej, w górę otworu, wzdłuż otworu, nastąpiło zasypywanie. Kiedy zasypka dotarła do wejścia kryzy, nastąpiło przejście struktury przepływu, utworzyła się duża kawitacja i proces się powtórzył

Zaawansowane modelowanie turbulencji w symulacjach CFD dało wyniki, które są znacznie dokładniejsze niż modele standardowe w porównaniu z wynikami eksperymentalnymi. 

CFD dopasował pulsującą kawitację dużej pustej przestrzeni wzdłuż otworu i zdarzenie zasypywania. 

Częstotliwość tego zachowania w wynikach CFD również zgadzała się z częstotliwością eksperymentu. 

CFD ujawniło, że natężenie przepływu również pulsowało, co jest powiązane z opisanym powyżej zachowaniem kawitacyjnym. Fakt, że średnia wartość Cd w CFD zgadzała się z wartością zmierzoną w eksperymencie, dawał pewność, że pulsacja natężenia przepływu CFD była dokładna. 

Korzystanie z LSM umożliwiło opracowanie modeli LES CFD w rozsądnych ramach czasowych. Pozwoliło to zaoszczędzić sporo czasu na opracowywaniu modeli komponentów o rzeczywistych rozmiarach. 

W przypadku rzeczywistego wtryskiwacza częstotliwość kawitacji pulsacyjnej była zbyt duża, aby mieć wpływ na osiągi silnika. Świadomość zjawiska, jaką daje ta praca, umożliwi uniknięcie wszelkich potencjalnie niekorzystnych skutków na przyszłych poziomach projektowania.

Referencje
[1] C. Soteriou, M. Smith i R. Andrews, „Kawitacyjne przerzucanie hydrauliczne i atomizacja w sprayach z bezpośrednim wtryskiem oleju napędowego”, w IMechE C465/051/93, 1993.
[2]C. Soteriou, M. Smith i R. Andrews, „Wtrysk oleju napędowego - oświetlenie laserowe rozwoju kawitacji w kryzach”, w: IMechE C529/018/98, 1998.
[3]B. Befrui, P. Spiekermann, MA Shot i M.-C. Lai, „VoF-LES Studies of GDi Multi-Hole Nozzle Plume Primary Breakup and Comparison with Imaging Data” podczas europejskiej konferencji ILASS na temat systemów atomizacji cieczy i rozpylania, Chania, Grecja, 2013.
[4]RE Bensow, „Symulacja niestabilnej kawitacji na folii Delft Twist11 przy użyciu RANS, DES i LES” podczas Drugiego Międzynarodowego Sympozjum na temat pędników morskich, Hamburg, Niemcy, 2011.
[5]C. Egerer, S. Hickel, S. Schmidt i N. Adams, „Analiza turbulentnego przepływu kawitacyjnego w mikrokanale”, podczas konferencji SHF na temat maszyn hydraulicznych i kawitacji / powietrza w rurach wodnych, Grenoble, Francja, 2013.
[6] ML Shur, PR Spalart, MK Strelets i AK Travin, „Hybrydowe podejście RANS-LES z możliwościami opóźnionego DES i LES modelowanego na ścianie”, w International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] C. Arcoumanis, JM Nouri i RJ Andrews, „Application of Refractive Index Matching to a Diesel Nozzle Internal Flow”, podczas 6. Międzynarodowego Sympozjum na temat zastosowań technik laserowych w mechanice płynów, 1992. [8] D. Bush, CCESoteriou , M. Winterbourn i C Daveau, „Badanie hydraulicznych elementów sterujących w wtryskiwaczach o wysokiej wydajności” w: Fuel Systems for IC Silniki, IMechE 2015.