Abstract
In this study, a computational simulation of the internal flow characteristics was carried out for a Urea-SCR Injector. A single hole swirl injector with a swirl disk and slanted nozzle was used in this simulation. The maximum needle lift and opening velocity were selected as the design parameters. To analyze the unsteady internal flow characteristics of the Urea-SCR injector, the moving grid technique was applied to simulate the delicate needle movement. According to the simulation results, the injected mass flow rate from the Urea-SCR injector decreased with increasing needle opening velocity and maximum needle lift. This is because the Urea-solution tends to fill the empty space that the needle previously occupied. The swirl flow is decreased as the flow goes through the injector nozzle, because of the friction with the nozzle wall. Also, during the maximum needle lift period, the swirl coefficient and mean swirl coefficient increase with increasing needle lift. The results of this study may be used as the basic design data of related injectors.
본 논문에서는 요소수를 적용하는 SCR 인젝터의 내부유동에 대한 전산 유동해석을 수행하였다. 유동해석에 적용된 인젝터는 경사진 노즐과 스월디스크를 갖는 스월타입의 단홀 인젝터이다. 인젝터 니들의 최대 리프트 및 열림 속도를 인젝터의 설계 변수로 선정하였다. 비정상 상태로 작동하는 노즐 내부의 유동 특성을 해석하기 위하여, 움직이는 물체에 적용이 가능한 Moving Grid 기법을 적용하여 정밀한 인젝터 니들의 움직임을 모사하였다. 유동해석 결과, 인젝터 니들의 속도가 증가할수록 출구를 통한 요소수 유량은 감소하는 것으로 나타났다. 이는 인젝터 니들의 속도가 빨라질수록, 인젝터 니들 하부의 빈 공간을 채우려는 유량이 증가하고, 이러한 요소수 유량의 증가가 노즐 출구로 방출되는 유량의 감소를 유발하게 된다. 요소수 유동이 인젝터 노즐에서 출구 쪽으로 진행할수록, 스월 유동은 감소하였다. 이는 유동과 노즐 벽면과의 마찰에 기인한 것으로 사료된다. 또한, 최대 리프트 유지기간에서, 니들 리프트가 높을수록 스월 계수와 평균 스월 계수가 증가하는 경향을 보였다. 본 연구의 결과는 관련된 Urea-SCR 인젝터의 기본 설계 자료로 활용될 수 있을 것이다.
