2488244 Форсунка дизельного топлива для двигателей Scania DC09/DC13/DC16

Динамическая кавитация внутри высокопроизводительной дизельной форсунки – экспериментальное исследование и исследование CFD (часть 4)

Вкратце: 

Высокоскоростная визуализация кавитации внутри контрольного отверстия выявила пульсирующий гидравлический эффект, не наблюдавшийся в предыдущих исследованиях. Вдоль стенки отверстия создавалась большая кавитация пустот, и как только была достигнута коническая секция, произошло заполнение вверх по потоку вдоль отверстия. Когда засыпка достигла входа в отверстие, произошел переход структуры потока, образовалась кавитация крупных пустот, и процесс повторился.

Расширенное моделирование турбулентности в рамках CFD-моделирования дало результаты, которые значительно более точны, чем стандартные модели, по сравнению с экспериментальными результатами. 

CFD соответствует пульсирующей большой пустотной кавитации вдоль отверстия и обратному заполнению. 

Частота такого поведения в результатах CFD также соответствовала частоте эксперимента. 

CFD показал, что скорость потока также пульсировала, что связано с кавитационным поведением, описанным выше. Тот факт, что среднее значение Cd в CFD соответствовало измеренному в эксперименте, вселяло уверенность в том, что пульсация расхода CFD была точной. 

Использование LSM позволило разработать модели LES CFD в разумные сроки. Это сэкономило значительное время при разработке моделей для компонентов реального размера. 

В случае с настоящей форсункой частота пульсирующей кавитации была слишком высокой, чтобы влиять на работу двигателя. Осознание этого явления, полученное в результате этой работы, позволит избежать любых потенциально неблагоприятных последствий на будущих уровнях проектирования.

Ссылки
[1]С. Сотериу, М. Смит и Р. Эндрюс, «Кавитационный гидравлический переворот и распыление в дизельных распылителях с непосредственным впрыском», в IMechE C465/051/93, 1993.
[2]С. Сотериу, М. Смит и Р. Эндрюс, «Впрыск дизельного топлива — лазерное световое освещение развития кавитации в отверстиях», в IMechE C529/018/98, 1998.
[3]Б. Бефруи, П. Шпикерманн, М.А. Шост и М.-К. Лай, «Исследование VoF-LES первичного распада шлейфа многоотверстных сопел GDi и сравнение с данными визуализации», на Европейской конференции ILASS по жидкостному распылению и системам распыления, Ханья, Греция, 2013 г.
[4] Р.Э. Бенсоу, «Моделирование нестационарной кавитации на фольге Delft Twist11 с использованием RANS, DES и LES», на Втором международном симпозиуме по морским движителям, Гамбург, Германия, 2011.
[5]С. Эгерер, С. Хикель, С. Шмидт и Н. Адамс, «Анализ турбулентного кавитирующего потока в микроканале», конференция SHF по гидравлическим машинам и кавитации / Воздух в водопроводных трубах, Гренобль, Франция, 2013 г.
[6] М. Л. Шур, П. Р. Спаларт, М. К. Стрелец и А. К. Травин, «Гибридный подход RANS-LES с возможностями LES с задержкой и моделированием стенок», в Международном журнале Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] К. Аркуманис, Дж. М. Нури и Р. Дж. Эндрюс, «Применение согласования показателя преломления с внутренним потоком дизельного сопла», на 6-м Международном симпозиуме по применению лазерных методов в механике жидкостей, 1992. [8] Д. Буш, CCESoteriou. , М. Уинтерборн и К. Даво, «Исследование компонентов гидравлического управления в высокопроизводительных форсунках» в книге «Топливные системы для IC». Двигатели, ИМечЭ 2015.