دانلود پروژه:تحلیل عددی پدیده کاویتاسیون در انژکتورهای سوخت

فهرست مطالب

فصل اول

1-1-مقدمه. 2

1-1-1-آثار کاویتاسیون بر افشانه ها یا پاشنده های سوخت.. 6

1-2-اهمیت و ضرورت پژوهش… 6

1-3- روش پژوهش… 8

1-4- چهارچوب پایان نامه. 8

فصل دوم

2-1-تعاریف، اصول و مبانی نظری.. 11

2-1-1-فشار بخار. 11

2-1-2- شکل های اصلی بخار کاویتاسیون. 12

2-1-3-ناحیه های کاویتاسیون. 13

2-1-4-عدد کاویتاسیون. 14

2-1-5-ویژگی های کاویتاسیون. 16

2-1-6- طبقه بندی کاویتاسیون. 16

2-1-7-کاویتاسیون در افشانه های سوخت… 18

2-2- بررسی منابع و پیشینه پژوهش… 20

2-2-1-رفتار پاشش و تاثیر افشانه. 21

2-2-2- مطالعه جریان درونی افشانه. 28

2-2-3-آزمایش با افشانه های کاویتاسیونی.. 30

2-2-3-مدل سازی یک بعدی افشانه کاویتاسیونی.. 33

2-2-4-مدل سازی چند بعدی افشانه های کاویتاسیونی.. 38

فصل سوم

3-1- مقدمه. 42

3-2-پیشینه آزمایش… 43

3-2-1- تجهیزات آزمایشگاهی.. 44

3-3- روش مدل سازی.. 47

3-3-1- مدل سازی انتقال جرم در جریان های چندفازی.. 47

3-3-1-1-جمله های چشمه به علت انتقال جرم. 47

3-3-1-2- رابطه جرم. 47

3-3-1-3- رابطه اندازه حرکت در مدل سازی.. 48

3-3-1-4- رابطه انرژی در مدل سازی.. 48

3-3-2- مدل های کاویتاسیون و رابطه های حاکم. 49

3-3-2-1- مدل های کاویتاسیون در فلوئنت.. 49

3-3-2-2- رابطه انتقال بخار. 50

3-3-2-3- مدل سینگال و همکاران. 50

3-3-2-4- مدل مخلوط.. 53

3-3-2-4-1- رابطه پیوستگی برای مخلوط.. 54

3-3-2-4-2- رابطه اندازه حرکت در مخلوط.. 54

3-3-2-4-3- رابطه انرژی در مخلوط.. 55

3-3-2-8- مدل   (Renormalization Group) 55

3-3-2-9- محدودیت های مدل های کاویتاسیون. 56

3-3-3-مدل سازی کاویتاسیون. 57

3-4- مدل هندسی و دامنه محاسباتی.. 58

3-4-1- بررسی استقلال حل از شبکه. 60

3-4-2- شرایط مرزی و خواص سیالات مورد استفاده. 61

فصل چهارم

4-1- بررسی آزمایشگاهی کاویتاسیون در پاشنده سوخت با اندازه های واقعی.. 63

4-1-1- بررسی فشارهای غیرپایای پاشش… 63

4-2- بررسی عددی متغیرهای هندسی در پاشنده های سوخت.. 71

4-2-1- بررسی تاثیر میزان خمیدگی یا شعاع دهانه روزنه. 71

4-2-2- بررسی اثر نسبت طول به عرض در روزنه. 75

4-2-3- بررسی تاثیر ارتفاع سوزن بر کاویتاسیون. 81

4-2-4- تحلیل عددی عملکرد پاشنده سوخت برای بنزین و گازوییل.. 83

فصل پنجم

5-1- نتیجه گیری.. 89

4-2- پیشنهادات.. 92

مراجع. 93

 

فهرست اشکال

شکل 2-1: تغییرات فازی.. 11

شکل2-2: منحنی دما ثابت Andrews 12

شکل2-3: چگونگی به وجود آمدن کاویتاسیون در افشانه. 19

شکل2-4: افت فشار در افشانه. 19

شکل 2-5: تابع تحلیلی مقاله تیلور -1940. 22

شکل 2-6: طول جدایش جت از مک کارتی و مالوی در سال 1974. 25

شکل 2-7: مشاهدات افشانه های حفره زا از آرای و هیرویاسو. 27

شکل 2-8: طرحی از کاویتاسیون جریان درونی افشانه، بد 1991. 31

شکل 2-9: کاویتاسیون در افشانه ها 33

شکل 2-10: مدل پیش بینی تک بعدی بر روی محورهای نمودار لگاریتمی.. 36

شکل 2-11: گرد آوری ضریب تخلیه افشانه به گونه تجربی.. 37

شکل3-1: پاشنده شفاف دیزلی.. 45

شکل3-2: تجهیزات آزمایشگاهی برای اندازه گیری های صفحه لیزری.. 45

شکل3-3: نمایی از تجهیزات آزمایشگاهی برای عکس برداری سریع از حالت جریان در پاشنده های سوخت.. 46

شکل 3-4: نمونه واقعی یک پاشنده تک روزنه سوخت.. 58

شکل 3-5: هندسه سه بعدی شبکه بندی شده به وسیله نرم افزار Gambit 59

شکل3-6:  هندسه دوبعدی شبکه بندی شده در نرم افزار Gambit 59

شکل3-7: نمودار حل مستقل از شبکه. 60

شکل 4-1: شکل لایه های مرزی جریان بر روی صفحه لیزری.. 63

شکل4-2: سیگنالهای منتشر شده از جریان درونی افشانه در P_R=25Mpa و P_c=1.5Mpa  و قطر روزنه h=0.2mm     و طول 1mm 65

شکل 4-3: کاویتاسیون در جریان درونی تحت فشارهای مختلف ورودی و فشار 1.5 مگاپاسکال در محفظه. 67

شکل4-4: جت خارج شده از خروجی افشانه نشان داده شده  به وسیله تکنیک صفحه لیزری  در P_R=25Mpa و P_c=1.5Mpa       و قطر روزنه h=0.2mm و طول 1mm.. 68

شکل 4-5: جت خارج شده از خروجی افشانه نشان داده شده  به وسیله تکنیک پرتونگاری در. 68

P_R=25Mpa و P_c=1.5Mpa  و قطر روزنه h=0.2mm و طول 1mm.. 68

شکل 4-6: جت خارج شده از خروجی افشانه نشان داده شده  به وسیله شبیه سازی در. 69

و P_c=1.5Mpa  و قطر روزنه h=0.2mm و طول 1mm (میکروثانیه) 69

شکل 4-7: حباب های موجود در روزنه تزریق پس از شروع پاشش (برحسب میکرو ثانیه) 70

شکل 4-8: مورد مبنا: چگالی و اندازه حرکت در فشار 60 Mpa، r =0 ،  5.3 L/D=. 71

شکل 4-9: انحنای لبه ورودی با شعاع های صفر، 0.01 mm و 0.04 mm.. 72

شکل 4-10: ضخامت لایه مرزی بخار در فشارهای 60 و 100 مگاپاسکال در شعاع های مختلف… 72

شکل 4-11: ضریب تخلیه برای افشانه های با شعاع صفر، 0.01mm  و 0.04mm بر حسب فشار. 73

شکل 4-12: تغییرات سرعت در جهت شعاع در خروجی افشانه های با شعاع. 74صفر، 0/01mmو 0/04mm در  فشارهای مختلف. 74

شکل 4-13: تغییرات سرعت محوری در خروجی افشانه های با شعاع. 74

صفر، 0/01mmو 0/04mm در فشارهای مختلف. 74

شکل4-14: رفتار کاویتاسیون در سه افشانه با نسبت طول به قطر متفاوت در فشارهای 60 و 100Mpa. 76

شکل4-15: گستره فشار تقریبی شروع کاویتاسیون در افشانه های با نسبت طول به قطر مختلف… 77

شکل 4-16: نمودار عدد کاویتاسیون برحسب ضریب تخلیه برای افشانه های مختلف… 78

شکل 4-17: سرعت شعاعی برای سه افشانه مختلف با نسبت های3.3 و 4.4 و5.3 در خروجی افشانه در فشارهای مختلف    79

شکل4-18: سرعت محوری برای سه افشانه مختلف با نسبت های3.3 و 4.4 و5.3 در خروجی افشانه در فشارهای مختلف    79

شکل 4-19: چگونگی تغییر سرعت محوری برای افشانه های با نسبت 3/3 و 4/4 و 5/3 بر مبنای فاصله از ورودی تا خروجی افشانه در فشار 60 مگاپاسکال. 80

شکل4-20: مدل های دو بعدی مورد بررسی با ارتفاع سوزن متفاوت.. 81

شکل 4-21: رابطه بین ضریب تخلیه و عدد کاویتاسیون برای افشانه های متفاوت و در فشارهای مختلف… 82

شکل 4-22: توزیع سرعت برای دو سیال بنزین و گازوییل در فشار ورودی 45،25،6،2 و 60 مگاپاسکال. 84

شکل 4-23: کسر حجمی بخار برای دو سیال بنزین و گازوییل در فشار ورودی 2، 6، 25، 45 و 60 مگاپاسکال. 85

شکل4-24: ضریب تخلیه بر حسب عدد کاویتاسیون برای دو سیال گازوییل و بنزین.. 86

شکل4-25: سرعت محوری در افشانه برای گازوییل و بنزین.. 87

شکل4-26:  سرعت شعاعی در افشانه برای گازوییل و بنزین.. 87

فهرست علائم

A  سطح مقطع افشانه ، ثابت مدل رانز

A_cسطح مقطع ناحیه انقباضی در افشانه

C_c                                                                                                                         ضریب انقباض

C_d                                                                                                                           ضریب تخلیه

C_p                                                                                                                             گرمای ویژه

D قطر روزنه افشانه

F                                                VOF   تابع محاسبه شده تیلور برای شکست پاشش، تابع مورد استفاده در مدل های

h آنتالپی                                                                                                                                                                hfg آنتالپی تبخیر

K                                                                                                                         عدد کاویتاسیون

L                                                                                                                       طول روزنه افشانه

LA, Lb                                                                                                        طول شکست جت مایع

                                                                                                                               دبی جرمی

P₁                                                                                                                  فشار بالادست افشانه

P₂                                                                                                               فشار پایین دست افشانه

Pv فشار بخار

P_∞فشار در فاصله بی نهایت

r                                                                                                   شعاع خمیدگی ورودی روزنه افشانه

R شعاع حباب

T                                                                                                                                         دما

t*                                                                                                                            مقیاس زمانی

V_c سرعت در ناحیه انقباض

V                                                                                                                          سرعت متوسط

α, α_v ضریب تخلخل

ɛ ضریب تخلخل، توزیع تلاطم

ρدانسیته

ρ_l                                                                                                                            دانسیته مایع ρ_v                                                                                                                             دانسیته بخار

θزاویه پاشش

σکشش سطحی

τمقیاس زمانی