2488244 Diesel injektor for Scania DC09/DC13/DC16 motorer

Dynamisk kavitasjon inne i en høyytelses dieselinjektor – en eksperimentell og CFD-undersøkelse (del 4)

Oppsummert: 

Høyhastighetsavbildning av kavitasjon i en kontrollåpning avslørte en pulserende hydraulisk effekt som ikke er sett i tidligere studier. Stor hulromskavitasjon ble opprettet langs åpningsveggen, og når den koniske seksjonen var nådd, skjedde tilbakefylling oppstrøms langs åpningen. Når tilbakefyllingen nådde åpningen, var det en flytstrukturovergang, stor hulromskavitasjon ble reformert og prosessen gjentatt

Avansert turbulensmodellering i CFD-simuleringene ga resultater som er enormt mer nøyaktige enn standardmodeller sammenlignet med eksperimentelle resultater. 

CFD-en matchet den pulserende store hulromskavitasjonen langs åpningen og tilbakefyllingshendelsen. 

Hyppigheten av denne oppførselen på CFD-resultatene stemte også overens med eksperimentet. 

CFD avslørte at strømningshastigheten også var pulserende, knyttet til kavitasjonsatferden beskrevet ovenfor. Det faktum at gjennomsnittlig Cd i CFD stemte overens med det som ble målt i eksperimentet ga sikkerhet for at CFD-strømningspulseringen var nøyaktig. 

Bruk av LSM-er muliggjorde utviklingen av LES CFD-modellene i en håndterbar tidsramme. Dette sparte betydelig tid på å utvikle modellene for komponenter i reell størrelse. 

Når det gjelder den virkelige injektoren, var frekvensen av den pulserende kavitasjonen for høy til å påvirke motorytelsen. Bevisstheten om fenomenet gitt av dette arbeidet vil gjøre det mulig å unngå potensielle negative effekter i fremtidige designnivåer.

Referanser
[1]C. Soteriou, M. Smith og R. Andrews, "Cavitation hydraulic flip and atomization in direct injection diesel sprays," i IMechE C465/051/93, 1993.
[2]C. Soteriou, M. Smith og R. Andrews, "Diesel injection - laser light sheet illumination of the development of cavitation in orifices," i IMechE C529/018/98, 1998.
[3]B. Befrui, P. Spiekermann, MA Shost og M.-C. Lai, "VoF-LES Studies of GDi Multi-Hole Nozzle Plume Primary Breakup and Comparison with Imaging Data," i ILASS Europe Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Chania, Hellas, 2013.
[4]RE Bensow, "Simulering av ustø kavitasjon på Delft Twist11-folien ved bruk av RANS, DES og LES," i Second International Symposium on Marine Propulsors, Hamburg, Tyskland, 2011.
[5]C. Egerer, S. Hickel, S. Schmidt og N. Adams, "Analysis of turbulent cavitating flow in a micro channel," i SHF Conference on Hydraulic Machines and Cavitation / Air in Water Pipes, Grenoble, Frankrike, 2013.
[6]ML Shur, PR Spalart, MK Strelets og AK Travin, "En hybrid RANS-LES-tilnærming med delayed-DES og veggmodellerte LES-evner," i International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] C. Arcoumanis, JM Nouri og RJ Andrews, "Application of Refractive Index Matching to a Diesel Nozzle Internal Flow," i 6th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, 1992. [8] D. Bush, CCESoteriou , M. Winterbourn og C Daveau, "Undersøkelse av hydrauliske kontrollkomponenter i høyytelsesinjektorer" i Drivstoffsystemer for IC-motorer, IMechE 2015.