%34تخفیف

مقایسه جریان داخلی و مشخصات افشانه حاصل از نازل‌های پله‌ای و استوانه‌ای با مقطع دایروی

تعداد 118صفحه  درword

کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک تبدیل انرژی

مقایسه جریان داخلی و مشخصات افشانه حاصل از نازل‌های پله‌ای و استوانه‌ای با مقطع دایروی

کلید واژه ها :افشانه، نازل، اتمیزاسیون، موتور احتراق داخلی، انژکتور، کاویتاسیون

چکیده :

در این پایان‌نامه سعی شده است با در نظر گرفتن شرایط مشابه، دو نوع نازل که اولی نازل استوانه‌ای با مقطع دایروی ثابت و دیگری نازل پله‌ای با مقطع متغیر است، از لحاظ مشخصات افشانه و شکل افشانه خروجی باهم مقایسه شوند. نازل پله‌ای با افزایش ناگهانی قطر مقطع امکان ته ‌نشین شدن سوخت را از آن سلب می‌کند. برای بررسی مشخصات افشانه از مدول SPRAY در نرم افزار AVL FIREو برای بررسی جریان دوفازی داخل روزنه نازل از مدول MULTIPHASE استفاده شد. در بررسی‌ها افشانه حاصل از نازل پله‌ای دارای طول نفوذ کمتر و زاویه اسپری بزرگتر نسبت به نازل استوانه‌ای با مقطع دایروی ثابت بود. همچنین وقوع پدیده کاویتاسیون داخل روزنه نیز مورد بررسی قرارگرفت که ثابت شد وقوع کاویتاسیون در ورودی روزنه محتمل‌تر از وقوع آن در هرجای دیگر در داخل روزنه است. با افزایش فشار تزریق طول نفوذ افشانه‌ها در هر دو حالت افزایش یافت. و همچنین قطرات با افزایش فشار تزریق فروپاشی و اتمیزاسیون و تجزیه بهتری داشتند.

1

1-1 مقدمه

2

1-2 موتورهای احتراق داخلی

3

1-3 انژکتور

6

1-4 سیستم تزریق سوخت ریل مشترک

9

1-5 نازل

11

1-6 کاویتاسیون

15

1-7 مشخصات افشانه سوخت

17

1-8 عوامل موثر در تغییر مشخصات افشانه سوخت

18

1-9 پیشینه پژوهش

فصل دوم

31

2-1 جریان دو فازی

32

2-1-1 مدل چندسیاله

34

2-1-2 مدل همگن

35

2-1-3 ردگیری سطح آزاد بوسیله حجم سیال

37

2-2 معادلات حاکم در بررسی افشانه‌ها

39

2-3 تبخیر

39

2-3-1 رابطه انتقال گرما و جرم

41

2-3-2 مدل Abramazon – Sirignano

43

2-4 مدل‌های فروپاشی قطرات

43

2-4-1 مدل فروپاشیCHU

44

2-4-2 مدل فروپاشی Rritz and Diwakar

45

2-4-3 مدل فروپاشی WAVE Standard

46

2-4-4 مدل فروپاشی KH-RT

48

2-4-5 مدل فروپاشی TAB

49

2-5 اجزا و مراحل حل عددی

49

2-5-1 مدل ریاضی

49

2-5-2 روش‌های گسسته‌ سازی

50

2-5-3 مختصات و بردارهای مربوطه

50

2-5-4 شبکه عددی

50

2-5-4-1 شبکه عددی سازمان یافته

51

2-5-4-2 شبکه عددی با ساختار بلوک

52

2-5-4-3 شبکه عددی غیر سازمان یافته

53

2-6 فروپاشی اولیه

54

2-6-1 فروپاشی اولیه به روش Blob Injection

55

2-6-2 فروپاشی اولیه به روش Core Injection

فصل سوم

58

3-1 مقدمه

59

3-2 مشخصات و ابعاد مدل تحت بررسی

59

3-2-1 روزنه انژکتور

60

3-2-2 بدنه و نازل

61

3-2-3 محفظه احتراق

62

3-3 شرایط مرزی

65

3-4 جریان داخلی نازل

65

3-4-1 نازل استوانه‌ای به قطر 175/0 میلیمتر

75

3-4-2 جریان داخل نازل پله‌ای

82

3-5 مشخصات افشانه

85

3-6 مقایسه طول نفوذها بر حسب فشار تزریق انژکتور

87

3-7 شکل افشانه

89

3-8 نتایج

90

3-9 پیشنهادات

91

منابع و مراجع

فهرست اشکال

شکل 1-1 انواع حالتهای تزریق مستقیم در موتورهای احتراق تراکمی

5

شکل 1-2 تزریق غیر مستقیم در موتورهای اشتعال جرقه‌ای

6

شکل 1-3 نمایانگر سیستم ریل مشترک بوش

7

شکل 1-4 انژکتور سیستم ریل مشترک

8

شکل1-5 مقایسه بین دو نوع نازل (سمت راست : VCO و سمت چپ mini – sac)

10

شکل1-6 عدم تقارن در افشانه حاصل از نازل VCO

10

شکل 1-7  انواع نازل ها بر حسب هندسه

11

شکل1-8 وجود ترک در نازل

12

       شکل1-9 کاویتاسیون در داخل نازل

13

       شکل1-10 کاویتاسیون در داخل نازل

13

شکل1-11 پدیده کاویتاسیون داخل نازل

15

       شکل1-12 مشخصات افشانه سوخت

16

شکل1-13 مشخصات افشانه سوخت کامل و ناقص

18

شکل1-14 تغییرات طول نفوذ بر اساس فرکانس تزریق

19

شکل1-15 سه نوع متفاوت نازل مورد استفاده در پژوهش اخیر

20

شکل1-16 ابعاد و تفصیل جزئی نازل پله ای مخروطی و پله ای استوانه ای

20

شکل 1-17 نمودار مربوط به تغییرات طول نفوذ افشانه‌های نازلهای سه‌گانه

21

شکل1-18 نمودار مربوط به تغییرات طول نفوذ افشانه‌های نازلهای سه‌گانه

22

شکل 1-19 نمودار مربوط به تغییرات طول نفوذ افشانه‌های نازلهای سه‌گانه

22

شکل 1-20 دو نوع نازل به کار رفته در پژوهش اخیر

23

شکل1-21 مربوط به مدل فروپاشی KH وRT

24

شکل 1-22 نشانگر جریان سیال اطراف افشانه داخل محفظه

24

شکل 1-23، نرخ تزریق دو نازل

25

شکل 1-24 بیانگر افشانه‌های شبیه سازی شده و شمای کلی افشانه خروجی

26

شکل1-25 نشانگر تغییر طول نفوذ افشانه

27

شکل 1-26 بیانگر میزان تبخیر قطرات اسپری

27

شکل 1-27 نشانگر طول نفوذ افشانه به ازای فشارهای مختلف تزریق

28

شکل1-28 نشان دهنده تبخیر سوخت بر حسب فشار تزریق انژکتور

29

شکل 2-1 نشان دهنده رژیم bag break up برای سرعتهای کم در مدل Reitz

44

شکل 2-2 نشان دهنده مدل فروپاشی KH

47

شکل 2-3 نشان دهنده اغتشاشات سطحی و طول موج آنها و نمونه قطره جداشده از جریان

49

شکل 2-4 شبکه سازمان‌یافته برای محاسبه جریان سیال

51

شکل 2-5 شبکه بلوک ساختاری برای محاسبه جریان عبوری از اطراف یک استوانه

51

شکل 2-6 شبکه بلوک ساختاری با بلوک‌های متداخل و دارای همپوشانی

52

شکل 2-7 شبکه غیرسازمان‌یافته که شامل مثلث و چهاروجهی می‌باشد

53

شکل 2-8 نمایانگر دو نوع فروپاشی اولیه است.

54

شکل 2-9 نمایش فروپاشی اولیه و ثانویه

56

شکل 3-1 برشی از اریفیس مورد مطالعه که جهت جریان از بالا به پایین است

59

شکل 3-2 اریفیس پله‌دار. جریان از مقطع کوچک به بزرگ

60

شکل 3-3 نشان دهنده شبکه در محل انتهای سوزن

61

شکل 3-4 مش بندی محفظه احتراق

62

شکل 3-5 شرایط مرزی اعمال شده در نازل برای شبیه سازی جریان داخل روزنه

63

شکل3-6 نمایش سلول‌های بافر، سلول‌های ثابت بدنه و مرز سوزن

64

شکل 3-7 نشان دهنده پروفیل حرکت سوزن انژکتور

65

شکل 3-8 سمت راست لحظه شروع کاویتاسیون و سمت چپ زمان شروع حرکت سوزن است

66

شکل 3-9 فشار در مراحل بعدی تزریق

67

شکل 3-10 شروع پدیده کاویتاسیون- فشار تزریق30MPa

68

شکل 3-11 گسترش پدیده کاویتاسیون با گذشت

68

شکل 3-12 خطوط جریان

69

شکل 3-13 سمت راست لحظه شروع کاویتاسیون و سمت چپ زمان شروع حرکت سوزن

69

شکل 3-14 فشار در مراحل بعدی تزریق

70

شکل 3-15 شروع پدیده کاویتاسیون- فشار تزریق50MPa

71

شکل 3-16گسترش پدیده کاویتاسیون با گذشت زمان تزریق

71

شکل 3-17 خطوط جریان – فشار تزریق 50MPa

72

شکل 3-18 سمت راست لحظه شروع کاویتاسیون و سمت چپ زمان شروع حرکت سوزن است

72

شکل 3-19 فشار در مراحل بعدی تزریق

73

شکل 3-20 شروع پدیده کاویتاسیون- فشار تزریق80MPa

74

شکل 3-21 گسترش پدیده کاویتاسیون در زمان تزریق1/65 ms – فشار تزریق80MPa

74

شکل 3-22 خطوط جریان – فشار تزریق 80MPa

75

شکل 3-23 فشار نقاط مختلف دامنه جریان داخل نازل – فشار تزریق30 MPa

76

شکل 3-24 شروع پدیده کاویتاسیون

76

شکل 3-25 تغییر ناحیه کاویتاسیون با نزدیک شدن به پایان زمان تزریق

77

شکل 3-26 فشار نقاط مختلف دامنه جریان داخل نازل – فشار تزریق50 MPa

78

شکل 3-27 فاز حجمی بخار در ورودی روزنه در فشار تزریق 50MPa

78

شکل 3-28 تغییر ناحیه کاویتاسیون با نزدیک شدن به پایان

79

شکل3-29 خطوط جریان در ورودی و داخل روزنه

80

شکل 3-30 فشار نقاط مختلف دامنه جریان داخل نازل – فشار تزریق50 MPa

80

شکل 3-31 کاویتاسیون در انتهای تزریق

81

شکل 3-32 خطوط جریان

81

شکل 3-33 طول نفوذ در فشار30MPa

82

شکل 3-34 طول نفوذ در فشار50MPa

82

شکل 3-35 طول نفوذ در فشار 80MPa

83

شکل 3-36 SMD در فشار30MPa

83

شکل 3-37 SMD در فشار50MPa

83

شکل 3-38 SMD در فشار80MPa

84

شکل 3-39 طول نفوذ در فشار30MPa

84

شکل 3-40 طول نفوذ در فشار50MPa

84

شکل 3-41 طول نفوذ در فشار 80MPa

85

شکل 3-42 SMD در فشار80MPa

85

شکل 3-43 مقایسه طول نفوذ برحسب فشار

86

شکل 3-44 مقایسه طول نفوذ برحسب فشار

86

شکل 3-45 مقایسه شکل اسپری

87

شکل 3-46 تغییر شکل افشانه بر حسب زمان در نازل پله‌ای

88

 

[m2]

مساحت قطره

[m2]

مساحت سطح

[-]

ضریب درگ

[-]

تصحیح Cunningham

[J/(kgK)]

گرمای ویژه قطره مایع

[m2/s]

ضریب پخش

تابع درگ

[m]

قطرذره

[m2/s]

شتاب گرانشی

[kg/(m2s)]

شارجرمی بخاراسپری در سطح جرم

آهنگ واکنش

[J/kg]

گرمای نهان تبخیر

[kg]

جرم ذره

[W]

شارحرارتی جابجایی

[W/m2]

شارحرارت درسطح قطره

[K]

دمای قطره

[K]

دمای سطح ذره

[K]

دمای شرایط مکان دورازقطره

[m/s]

بردارسرعت ذره

[m/s]

سرعت نسبی

[m/s]

محدوده سرعت سیال

[m]

بردارمکان ذره

[-]

کسرجرمی

عملگرلاپلاس

[N.S/m2]

ویسکوزیته دینامیکی

[kg/m3]

چگالی

[m2/s]

ضریب پخش Binary

[J/kh]

آنتالپی

[N/m2]

تنش سطحی

[W/(m2K)]

ضریب انتقال حرارت

[W/(mK)]

هدایت گرمایی

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “مقایسه جریان داخلی و مشخصات افشانه حاصل از نازل‌های پله‌ای و استوانه‌ای با مقطع دایروی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo