بررسی تجربی و تحلیلی مشخصه‌های عملکردی انژکتور فشاری-پیچشی دوگانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوائی شهید ستاری، تهران، ایران

چکیده

تحقیق انجام شده شامل مطالعه رفتار پاشش و شناخت بهتر انژکتور فشاری پیچشی دوگانه جهت بهبود طراحی‌های آتی آن است. لذا تاثیر تعدادی از پارامترهای عملکردی به‌صورت تابعی از فشار، اعداد رینولدز و وبر  بیان‌شده است. شرایط انجام تمامی آزمایش‌ها شرایط استاندارد اتمسفری می‌باشد و از آب به‌عنوان سیال عامل استفاده‌شده است. تصویربرداری از میدان پاشش با استفاده از روش عکس‌برداری سریع انجام‌شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که با افزایش عدد رینولدز ابتدا رژیم پاشش انژکتور از مود چکیدن به مود اتمیزاسیون تغییریافته و با افزایش بیشتر رینولدز رژیم کاملاً توسعه‌یافته، حاکم می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهد که با افزایش عدد رینولدز، زاویه پاشش برای هر دو مسیر سیال ابتدا افزایش می‌یابد و با افزایش بیشتر آن ثابت باقی می‌ماند. فشار طراحی انژکتور حدود ده بار برآورد می‌شود؛ زیرا در این فشار کمترین طول شکست به‌دست‌آمده است. اندازه‌گیری توزیع فضایی و مساحت پاشش، عملکرد انژکتور را در جهت ایجاد اسپری به‌صورت یک مخروط توخالی متقارن تصدیق می‌کند. همچنین نتایج نشان می‌دهد ضریب تخلیه تنها به شکل هندسی انژکتور وابسته نیست و با افزایش عدد رینولدز تغییر می‌کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]   Rizk N., Lefebvre A., Prediction of velocity coefficient and spray cone angle for simplex swirl atomizers, International Journal of Turbo and Jet Engines, Vol. 4, No. 1-2, pp. 65-74, 1987.
[2]   Huzel D. K., Modern engineering for design of liquid-propellant rocket engines: AiAA, 1992.
[3]   Som S., Aggarwal S. K., Effects of primary break up modeling on spray and combustion characteristics of compression ignition engines, Combustion and Flame, Vol. 157, No. 6, pp. 1179-1193, 2010.
[4]   Senecal P., Schmidt D. P., Nouar I., Rutland C. J., Reitz R. D., Corradini M., Modeling high-speed viscous liquid sheet atomization, International Journal of Multiphase Flow, Vol. 25, No. 6, pp. 1073-1097, 1999.
[5]   Ibrahim A., Comprehensive study of internal flow field and linear and nonlinear instability of an annular liquid sheet emanating from an atomizer,  Thesis, University of Cincinnati, 2006.
[6]   Zhao Y., Li W., Chin J., Experimental and analytical investigation on the variation of spray characteristics along radial distance downstream of a pressure swirl atomizer, Journal of engineering for gas turbines and power, Vol. 108, No. 3, pp. 473-478, 1986.
[7]   Dorfner V., Domnick J., Durst F., Kohler R., Viscosity and surface tension effects in pressure swirl atomization, Atomization and Sprays, Vol. 5, No. 3, 1995.
[8]   Bates C., Hay J., Pressure Atomizer PDA Measurement,Dantec information No.11 June, 1992.
[9]   Reitz R. D., Bracco F., On the dependence of spray angle and other spray parameters on nozzle design and operating conditions,  0148-7191, SAE technical paper,  pp. 1979.
[10]Sharief R., Jeong J., James D., The performance characteristics of solid-cone-spray pressure-swirl atomizers, Atomization and Sprays, Vol. 10, No. 6, 2000.
[11] Ramamurthi K., Tharakan T. J., Experimental study of liquid sheets formed in coaxial swirl injectors, Journal of Propulsion and Power, Vol. 11, No. 6, pp. 1103-1109, 1995.
[12] Lee E. J., Oh S. Y., Kim H. Y., James S. C., oonS. S. Y, Measuring air core characteristics of a pressure-swirl atomizer via a transparent acrylic nozzle at various Reynolds numbers, Experimental thermal and fluid science, Vol. 34, No. 8, pp. 1475-1483, 2010.
[13] Apte S. V., Mahesh K., Gorokhovski M., Moin P., Stochastic modeling of atomizing spray in a complex swirl injector using large eddy simulation, Proceedings of the Combustion Institute, Vol. 32, No. 2, pp. 2257-2266, 2009.
[14] Chung Y., Khil T., Yoon J., Yoon Y., Bazarov V., Experimental Study on Simplex Swirl Injector Dynamics with Varying Geometry, International Journal of Aeronautical and Space Sciences, Vol. 12, No. 1, pp. 57-62, 2011.
[15] Zhang H., Zhou L., Chan C., Numerical simulation of internal flow fields of swirl coaxial injector in a hot environment, Journal of computational and applied mathematics, Vol. 235, No. 13, pp. 3783-3790, 2011.
[16] Turner M., Sazhin S., Healey J., Crua C., Martynov S., A breakup model for transient Diesel fuel sprays, Fuel, Vol. 97, pp. 288-305, 2012.
[17] Jing L., Xu X., Direct numerical simulation of secondary breakup of liquid drops, Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 23, No. 2, pp. 153-161, 2010.
[18] Casamassa J. V., Bent R. D., Jet aircraft power systems: Glencoe/McGraw-Hill School Publishing Company, 1965.
[19] Lefebvre A., Atomization and sprays: CRC press, 1988.
[20] General Electric , Technical Manual Intermediate Maintenance Instructions Jet Engine Models GE-21, 2J-J85-96-1, 1May 1978
[21] Rizk N., Lefebvre A. H., Internal flow characteristics of simplex swirl atomizers, Journal of Propulsion and Power, Vol. 1, No. 3, pp. 193-199, 1985.
[22]Dombrowski N., Hasson D., The flow characteristics of swirl (centrifugal) spray pressure nozzles with low viscosity liquids, AIChE Journal, Vol. 15, No. 4, pp. 604-611, 1969.
[23] Taylor G., The boundary layer in the converging nozzle of a swirl atomizer, The Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, Vol. 3, No. 2, pp. 129-139, 1950.
[24] Jones A., Factors Affecting the Performance of Large Swirl Pressure Jet Atomizers, CEGB Laboratory Note R/M/nl054, 1982.
[25] Ballester J., Dopazo C., Discharge coefficient and spray angle measurements for small pressure-swirl nozzles, Atomization and sprays, Vol. 4, No. 3, 1994.
[26] Han Z., Parrish S., Farrell P. V., Reitz R. D., Modeling atomization processes of pressure-swirl hollow-cone fuel sprays, Atomization and Sprays, Vol. 7, No. 6, 1997.