مطالعه عددی تاثیر ایجاد شیار درون اریفیس انژکتور موتور اشتعال تراکمی بر رفتار اسپری و کیفیت پودرسازی سوخت‌های دیزل و کراسین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی / دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی

2 کارشناس ارشد / دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره) قزوین

3 عضو هیئت علمی / پژوهشگاه هوافضا

4 دانشجوی دکتری / دانشکده مهندسی، دانشگاه امام علی

چکیده

در مطالعه حاضر به بررسی رفتار پاشش سوخت دیزل و کراسین درون محفظه احتراق استوانه‌ای حجم ثابت برای اریفیس انژکتور پرداخته شده است. مشخصات هندسی انژکتور بر مشخصات اسپری و کیفیت اتمیزاسیون از هندسه‌های مختلف به‌صورت عددی در نرم‌افزار فایر مدل‌سازی و مورد تحلیل قرار گرفته است. جریان سوخت مایع درون انژکتور دارای اریفیس استوانه‌ای و مخروطی همگرا مدل‌سازی شده و از سوخت دیزل و کراسین در سوراخ نازل دارای شیار استفاده شده است. نتایج عددی نشان می‌دهند که اسپری کراسین دارای طول نفوذ کمتر و قطر ذرات و زاویه مخروطی بیشتری نسبت به سوخت دیزل می‌باشد. در مدت زمان انتهایی پاشش، ایجادشیارمنجربه افزایش ضریب تخلیه به میزان 73درصد،افزایش سرعت متوسط و دبی جرمی خروجی به میزان80درصد، کاهش طول نفوذبه میزان6 درصد، کاهش قطر متوسط ذراتبهمیزان 5/18درصدبرای سوخت دیزل و کاهش ضریب تخلیه به میزان54 درصد، کاهش سرعت متوسط خروجی به میزان 52درصد، کاهش دبی جرمی خروجی به میزان49 درصد،کاهش طول نفوذبهمیزان 22درصد و افزایش قطر متوسط ذراتبهمیزان 5/5درصد برای سوخت کراسین نسبت به نازل استوانهای می‌گردد.کنترل مشخصات اسپری سوخت به منظور افزایش راندمان احتراق موتور و همچنین کاهش آلایندگی آن‌ها دارای اهمیت بوده و از طریق تغییر هندسه اریفیس انژکتور سوخت قابل انجام می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical investigation on the effect of creating grooves inside the compression ignition injector orifice on spray behavior and atomization quality of diesel and kerosene fuels

نویسندگان [English]

  • Amirhamzeh Farajollahi 1
  • reza firuzi 2
  • Mohsen Rostami 1
  • mohammadreza salimi 3
  • farid bagherpor 4
1 department of engineering, imam ali university, tehran, iran
2 department of mechanical engineering, Imam Khomeini International University, Ghazvin
3 Aerospace Research Institute
4 Imam Ali University
چکیده [English]

In the present study, the spraying behavior of diesel and kerosene fuel in a cylindrical fixed volume combustion chamber for a injector orifice has been investigated. In order to investigate the effect of injector geometry on fuel spray characteristics and atomization quality, different geometries have been used. For this purpose, the microscopic and macroscopic properties of the diesel and kerosene fuel spray for different geometries of orifice compression ignition injectors are modeled and investigated using AVL-Fire. Firstly, the liquid fuel flow inside the injector with cylindrical and converged conical nozzle holes have been modeled and then in the following diesel and kerosene fuels have been used in the grooved nozzle hole. Numerical results show that in this case, the kerosene spray has smaller penetration length and bigger cone angle than diesel fuel. Controlling the properties of the fuel spray is important to increase the combustion efficiency of the engine and also to reduce their pollution, and can be done by changing the geometry of the fuel injector nozzle.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Injector Orifice
  • groove
  • diesel
  • kerosene
  • spray characteristics

مراجع

[1] R. HEMATIAN, J. massah, S.R. Hassan-beygi, and A. Hajialimohammadi, Numerical and experimental investigation of common rail fuel injection system and evaluating influence of fuel pressure on injection characteristics and pressure fluctuations. JER. 2020; 59 (59): 63-72, URL: http://engineresearch.ir/article-1-708-fa.html.
[2] N. Akbari, Experimental and Analytical Study of Performance Characteristics of Pressure-Swirl Duplex Injector, Journal of Mechanical  Engineering, Vol. 3, pp. 29-37, 2019, URL: https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_8984.html
[3] M. Mahdi, and M. Salari, Numerical Analysis of the Effects of Needle Lift and Seat on the Cavitation Flow in the Diesel Injector Nozzle, Fuel and Combustion, Vol. 8, pp. 55-70, URL: http://www.jfnc.ir/article_46208.html
[4] A.H. Farajollahi, and M. Firuzi, Numerical investigation on the effect of creating swirly flow inside the nozzle and injection pressure increase on the cavitation and diesel fuel spray characteristics, Journal of Mechanical  Engineering, Vol. 51, No. 3, pp. 155-164, 2021, URL: https://tumechj.tabrizu.ac.ir/article_10929.html
[5] Y. S. Zuo, X. L. Guo, C. Chuan, S. Y. Yu and X. G. Guo, Numerical Investigation on Effects of Nozzle’s Geometric Parameters on the Flow and the CavitationCharacteristics within Injector’s Nozzle for a HighPressure Common-Rail DI Diesel Engine, Energy Conversion and Management, Vol. 89, pp.843-861, 2015.
[6] M. Jabbarzadeh, P. Jabbarzadeh, and M. Shervani-Tabar, Numerical comparison of physical conditions effect on spray behavior of dimethyl ether, biodiesel and diesel fuels. JER. 2014; 35 (35): 17-29, URL: http://engineresearch.ir/article-1-436-fa.html
[7] Avl List GmbH. AVL Fire v. 2013, CFD solver, Eulerian multiphase, 2013.
[8] Avl List GmbH. AVL Fire v. 2013, CFD solver, Spray, 2013.
[9] A.H. Farajollahi, M. Firuzi, M. Pourseifi, A. Mardani, and M. Rostami, Numerical investigation of the effect of swirl and needle lift profile change on the diesel fuel spray behavior. JER. 2019; 54 (54): 25-38, URL: http://engineresearch.ir/article-1-692-a.html.
[10] H. Mohammadi, P. Jabbarzadeh, M. Jabbarzadeh, and M.T. Shrevani-Tabar, Numerical investigation on the hydrodynamics of the internal flow and spray behavior of diesel fuel in a conical nozzle orifice with the spiral rifling likeguides, Fuel, Vol. 196, No. 5, pp. 419-430, 2017.
[11] R.H. Perry, and D.W. Green, Perry's chemical engineer's handbook, McGraw-Hill, 1997.
[12] N. Berchiche, J.P. Franc, and J.M. Michel, 2A Cavitation Erosion Model for Ductile Materials, Journal of Fluids Engineering, Vol. 124, pp. 601-606, 2002.
[13] A.H. Farajollahi and R. Firuzi, Numerical investigation on the effect of creating grooves inside the injector nozzle on the diesel and biodiesel engine fuels spray behavior, Aerospace Knowledge and Technology Journal, Vol. 2, No. 9, pp. 65-76, 2021, URL: http://www.astjournal.ir/article_44827.html.
[14] A.H. Farajollahi and R. Firuzi Numerical investigation on the effect of nozzle geometry and needle lift profile on the cavitation flow and efficiency of the marine diesel engine injector. marine-engineering. 2020; 16 (32):47-58, URL: http://marine-eng.ir/article-1-827-fa.html.
[15] L. Postrioti, C.N. Grimaldi, M.Ceccobello, and D.R. Gioia, Diesel common rail injection system behaviorwith different fuels, SAE Technical paper 2004-01-0029, 2004.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار