مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تاثیر بکارگیری دو انژکتور تزریق سوخت بر قطر قطرات در جریان عرضی

نویسندگان
محمد جواد خیامی 1
علیرضا شاطری نجف آبادی 2
محمدمهدی دوستدار 3
1 گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
2 دانشگاه شهرکرد
3 دانشیار/دانشگاه امام حسین(ع)
چکیده
هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر استفاده‌ی همزمان از دو انژکتور تزریق سوخت در یک جریان هوای عرضی است. امروزه روش‌های متعددی برای بهینه‌سازی تزریق سوخت در موتورهای احتراق داخلی پیشنهاد می‌شود. این بهینه سازی‌ها بدلیل تاثیر بالای این متغیر بر کارایی موتور و کاهش آلاینده‌ها است. روشی که در این مطالعه پیشنهاد شده است استفاده از دو انژکتور پاشش سوخت بجای تک انژکتور در مسیر ورودی هوا می‌باشد. استفاده از دو انژکتور بمنظور برخورد دادن دو اسپری سوخت به یکدیگر و افزایش اغتشاشات و برخورد قطرات و در نتیجه کمک به شکسته شدن و اتمیزه شدن سریع‌تر آن‌ها است. همچنین استفاده از دو انژکتور می‌تواند امکان کنترل بیشتر بر روی توزیع زمانی و فضایی را فراهم آورد. شبیه سازی‌ها بصورت عددی و با استفاده از کد تعمیم یافته‌ی کیوا انجام شده است. این شبیه‌سازی‌ها مشابه شرایط تزریق سوخت در مانیفولد موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه‌ای انجام شده است. نتایج بیانگر آن است که قرار گرفتن دو انژکتور در یک فاصله‌ی طولی، نصب دو انژکتور در زاویه‌ی 70 درجه با مجرا، قرار دادن دو انژکتور در روبروی هم و یا با زاویه قائمه و زاویه‌ی مخروطی 15 درجه، سبب کاهش قطر متوسط قطرات می‌گردد. نتایج این مطالعه می‌تواند در طراحی سیستم تزریق سوخت یک موتور احتراق داخلی مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موتور احتراق داخلی
تزریق سوخت
انژکتور
شبیه سازی اسپری سوخت
جریان عرضی

موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation the Effect of Using Two Fuel Nozzles on Droplet Diameter in Cross Flow

نویسندگان English

Mohammad Javad Khayyami 1
Alireza Shateri Najaf Abadi 2
mohammadmahdi doustdar 3
1 Mechanical Engineering Dept., Shahrekord University, Shahrekord. Iran
2 Department of Mechanics, Faculty of Shahrekord University, Shahrekord
3 Mechanical Engineering Dept., Imam Hossain University, Tehran
چکیده English

The purpose of this study is to investigate the effect of the simultaneous use of fuel injection injectors in an air cross flow. Nowadays, several methods are proposed for optimizing fuel injection in internal combustion engines. These optimizations are due to the high impact of this variable on engine performance and reduction of emissions. The method proposed in this study is to use two fuel injectors instead of a single injector in the air inlet manifold. The uses of two injectors in order to impingement two fuel sprays and increase the turbulent and collision of droplets, and so break them up faster. Also, the use of two injectors can provide more control over spatial and temporal distribution. Simulations are performed numerically using the generalized Kiva code. These simulations are similar to the fuel injection conditions in the manifold of the spark ignition internal combustion engine. The results indicate that the placement of two injectors in a longitudinal distance, the installation of two injectors at a 70 ° angle with the duct, placing two injectors in 180° or 90° relative angles and a 15° conical angle reduces the average diameter of the droplets. The results of this study can be used to design an internal combustion engine fuel injection system.

کلیدواژه‌ها English

Internal combustion engine
Fuel injection
injector
Fuel spray simulation
Cross flow
[1] C.D. Yurteri, J.R. Kadambi, E. Arik, Spray Characterization and Droplet Interactions Study Using Particle Dynamic Analyzer, Proceedings of 5th International Conference on Laser Anernornetry, Advances and Applications, 1993.
[2] M. Arai, M. Saito, Atomization Characteristics of Jet-to-Jet and Spray-to-Spray Impingement Systems, Atomization and Sprays, Vol. 9, No. 4, pp. 399-417, 1999.
[3] T. Chiba, M. Saito, K. Amagai, M. Arai, Inter-spray impingement of two diesel sprays, Proceeding of the 8th ICLASS, Pasadena, USA, July 16-20, 2000.
[4] G. H. Ko, H.S. Ryou, Droplet collision processes in an inter-spray impingement system, Aerosol Science, Vol. 36, No. 11, pp. 1300–1321, 2005.
[5] Y. Maruyama, T. Chiba, M. Saito, M. Arai, Effect of the inter-impingement process on the behavior of a diesel spray, International Proceeding of ILASS-Asia, Busan, Korea, October 11-13, 2001.
[6] S. Kim, D.J. Lee, C. S. Lee, Modeling of binary droplet collisions for application to inter-impingement sprays, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 35, No. 6, pp. 533–549, 2009.
[7] A. Ghasemi, R.M. Barron, R. Balachandar, Spray-induced air motion in single and twin ultra-high injection diesel sprays, Fuel, Vol. 121, No. 1, pp. 284-297, 2014.
[8] H. Zhang, B. Bai, L. Liu, H. Sun, J. Yan, Droplet dispersion characteristics of the hollow cone sprays in cross flow, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 45, No. 1, pp. 25–33, 2013.
[9] H. Zhang, B. Bai, L. Liu, H. Sun, J. Yan, Experimental study of the mixing of two impinging pressure-swirl sprays in cross flow, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 49, No. 1, pp. 67–74, 2013.
[10] B. Bai, H. Zhang, L. Liu, H. J. Sun, Experimental study on turbulent mixing of spray droplets in cross flow, Experimental Thermal and Fluid Science, Vol. 33, No. 6, pp. 1012–1020, 2009.
[11] M. Costa, M. J. Melo, M. Sousa, Y. Levy, Spray Characteristics of Angled Liquid Injection into Subsonic Cross flows, AIAA Journal, Vol. 44, No. 3, pp. 646-653, 2006.





















[12] M. R. O. Panao, A. L. N. Moreira, F. G. Diamantino, Effect of a cross-flow on spray impingement with port fuel injection systems for HCCI engines, Fuel, Vol. 106, No. 1, pp. 249–257, 2013.
[13] S. Suraj, J. G. Deshpande, M. F. Trujillo, Characteristics of Hollow cone Sprays in Cross flow, Atomization and Sprays, Vol. 21,No. 4, pp. 349–361, 2011.
[14] A. Posselt, A. Mai, M. Leder, R. Salvio, T. Coletto, Advanced PFI: The Economical, High-Performance Systems Approach, SAE Technical Paper, No. 2015-36-0392, 2015.
[15] A.A. Amsden, P.J. O’Rourke, T.D. Butler, KIVA-II: A Computer Program for Chemically Reactive Flows with Sprays, New Mexico: Los Alamos National Laboratory, 1989.
[16] P. R. Brazier-Smith, S. G. Jennings, J. Latham, The Interaction of Falling Rain Drops: Coalescence, Proceeding of Royal Society Serie A, Vol. 326, No. 1566, pp. 393– 408, 1972.
[17] N. Ashgriz, J.Y. Poo, Coalescence and Separation in Binary Collisions of Liquid Drops, Journal of Fluid Mechanic, Vol. 221, pp. 183–204, 1990.
[18] J. P. Estrade, H. Carentz, G. Lavergne, Y. Biscos, Experimental Investigation of Dynamic Binary Collision of Ethanol Droplets – A Model for Droplet Coalescence and Bouncing, International Journal of Heat Fluid Flow, Vol. 20, No. 5, pp. 486–491, 1999.
[19] A. Munnannur, R.D. Reitz, A new predictive model for fragmenting and nonfragmenting binary droplet collisions, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 33, pp. 873–896, 2007.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 18، شماره 7
آبان 1397
صفحه 260-266