بررسی عددی تزریق تزریقگر پیچشی دو سیاله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی هوافض

2 کارشناس ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا

چکیده

 در این مقاله ابتدا یک تزریقگر پیچشی تک پایه با روش کدنویسی بررسی و سپس نتایج آن با نمونه آزمایشگاهی تزریقگرهای احیا کننده و اکسید کننده از نظر اندازه های شعاع نازل، شعاع گذرگاه ورودی و شعاع محفظه چرخش مقایسه می­گردد. فرایند پاشش و اتمیزاسیون در تزریقگر پیچشی دوپایه با همان شرایط کار تجربی به صورت پایا، شبیه­سازی می شود. در ادامه تزریقگر پیچشی تک پایه با سوخت اتانول به صورت وابسته به زمان مدل شده و با نمونه تجربی مقایسه می­گردد. در آخر نیز تزریقگرهای پیچشی تک پایه و دوپایه با سوخت­های متفاوت نفت، کروسین، نیتروژن مایع، هیدروژن مایع و اکسید کننده های آب و اکسیژن شبیه­سازی می شود. هدف از این شبیه­سازی ها، مقایسه سرعت و قطر قطرات خروجی بین تزریقگرهای پیچشی تک پایه و دوپایه می باشد. کوچکترین قطر قطرات و بیشترین سرعت قطرات خروجی در پاشش مربوط به تزریقگرهای پیچشی با سیال هیدروژن مایع به عنوان احیا کننده می­باشد. در ضمن مشاهده شد که قطر قطرات خروجی تزریقگر پیچشی دوپایه (6-e76/6 متر) نسبت به تزریقگر پیچشی تک پایه (6-e49/7 متر) کوچکتر و سرعت قطرات (84 متر بر ثانیه) نیز بیشتر می­باشد. 

کلیدواژه‌ها


[1] Ranganadha B.K. and Vnarayanaswmy  M., Prediction of Mean Drop size from swirl Atimizer, Atomization and spray Technology, 1982.
[2] Couto M.S., Carvalho J.A., D. Bastos-Netto., Theoretical Formulation for sauter Mean Diameter of Pressure – swirl Atomizer, Journal of Propulsion and Power, Vol.13, no.5, pp. 691-696, 1987.
[3] Lefebvre H., Atomization and Sprays Memisphere ., Bristol, Pa.U.S.A., 1989.
[4] Bayvel L., and Orzechowski z., Liquid Atomization, Taylor and Francis, Washington U.S.A., 1993.
[5] Rammurthi K., and Tharakan J., Experimental study of Liquid sheets Formed in Coaxial-Swirl Injectors, Journal of Propulsion and Power, Vol.11, no.6, 1995.
[6] Stevenson J, Desing of a Liquid Fuel Injector for Alternative Fuel studies in an Atomospheric Model­ Gas Turbine combustor,The University of Texas at Austin, USA, 2011.
[7] Fidida N, Vingert L., Ordonneau G., Brossard C., Stutzer R., Sender J,Characterization of a Double swirl Injector in a LOX/LCV14 Fueled Combustor on Mascotte test bench, ODAS – Palaiseau, France, 2013.
]8[ امی فتح اله، موحد نژاد احسان، و مهدوی سید عسگری، "مدل سازی اتمیزاسیون اولیه اسپری چرخان لزج"، فصلنامه عملی و پژوهش فناوری فضایی، جلد 4، شماره 1 و   2، ص. 39-48، 1390.
[9] Patterson D. J and Henein N. A., Emissions from combustion engines and their control, Science Publ., Michigan, 1972.
[10] Patterson M. A., Kong S. C., Hampson G. J., Reitz R.D., Modeling the Effects of Fuel Injection Characteristics on Diesel Engine Soot and NOx Emissions, SAE, 1994.
[11] Yang V., Habiballah M., Hulka J., Popp M.,Liquid Rocket Thrust Chambers: Aspects of Modeling, Analysis, and Design,  AIAA Progress in Astronautics and Aeronautics, Vol. 200, 2004.
]12[ امی فتح اله، کارگر امیر ،" طراحی و ساخت صفحه انژکتوری مسطح دایروی موتور موشک سوخت مایع آزمایشگاهی و مطالعه تجربی کیفیت اسپری آن با استفاده از نتایج تست سرد"، هشتمین کنفرانس سالانه هوا و فضا، 1390.
]13[ پارسا الهام، " ارائه الگوی طراحی یک پاشنده دوسیاله گاز وزش و اعتباردهی آن با نتایج تجربی"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی خواجه نصرالدین طوسی، 1391.
]14[ پناهی بخش مهدیه، " مدلسازی فرایند تزریق مایع از طریق انژکتور به داخل محفظه احتراق و بررسی رفتار آن با تغییر شرایط هندسی و سیال"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی خواجه نصرالدین طوسی، 1392.
[15] Wang X., Gao J., Jiang D., Huang Z., Chen W., Spray characteristics of High-Pressure Swirl Injector Fueled with Methanol and Ethanol, Energy & Fuels, Vol. 19, pp. 2394-2401, 2005.
[16] Fei Fu Q. , Yang L., Yuan Q., Measurement of annular liquid film thickness in an open-end swirl injector, Elsevier, Vol. 15, pp. 117-124, 2011.
[17] Yan K., Ning Z., Lu M., Sun C., Study on Droplet Size and Velocity Distributions of a Pressure Swirl Atomizer Based on the Maximum Entropy Formalism", Entropy, Vol. 17, pp. 580-593, 2015.
[18] Tammisola O., Juniper, M. P. Coherent structures in a swirl injector at Re = 4800 by nonlinear simulations and linear global modes ", Journal of Fluid Mechanics, pp. 620-657, 2016.