The measurement of breakup length of viscous liquid jet in stagnant air was conducted by a 3CCD digital video camera. The nozzle diameters of 4, 6, 8mm with L/d=50 were selected and the dynamic viscosity of viscous liquid made of glycerine and water was in the range of $1.061\times10^{-6}m^2/s$ to $4.935\times10^{-5}m^2/s$. The critical velocity is decreased and the breakup length is increased with the increase of nozzle diameter at the same dynamic viscosity of liquid. At the same nozzle diameter, the breakup length and the critical velocity are both increased with the increase of dynamic viscosity of liquid. It is found in the theoretical analysis that the initial disturbance level is the main cause of occurrance of critical Reynolds number in the stability curve. The comparison of experimental critical Reynolds number and the empirical correlation by Tanasawa and Toyota reveals the relatively good agreement.
액체로켓엔진에서의 추력조절을 위해 기체주입식 가변추력 방법에 대한 기초적인 연구를 수행하였다. 기체주입식 가변추력은 간단한 구조로 추력을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 밀도 감소에 비례하여 증가된 분사차압에 의해 미립화 성능 증가라는 장점을 갖는다. 본 연구에서는 기체주입식 와류형 분사기를 이용하여 액체 질량유량과 기체주입량의 변화에 따른 분무 불안정, 분무형상, 분무각, 분열 길이와 같은 분무특성을 살펴보았다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제34권5호
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pp.645-652
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2010
본 연구의 목적은 다양한 분위기 압력 하에서 커먼레일 디젤인젝터를 통해 분사되는 비증발 디젤 분무특성에 관한 연구이다. 디젤분무의 거시적 특성으로 분무관통거리와 분무각을 음영사진과 이미지프로세싱으로 연구하였다. 수치해석은 상용 CFD프로그램인 AVL-FIRE를 사용하였다. 분열모델은 WAVE모델을 사용하였으며 표준 $k-{\varepsilon}$난류모델을 적용하였다. 분무각과 Zeuch법을 적용한 연료 분사율을 수치해석의 입력값으로 사용하였다. 분무관통거리를 실험값과 비교하여 좋은 결과를 얻었고 수치해석을 통하여 노즐팁 하류방향으로 분무의 각 구간별 액적입경분포를 알아보았다.
The purpose of this study is to obtain the information about the development process of GDI spray. To acquire the characteristics of GDI spray, the computational study of hollow cone spray for high-pressure swirl injectors was performed. Several hybrid models using the modified KIVA code have been introduced and compared. WB model and LISA model were used for the primary breakup, and DDB and APTAB models were used for secondary breakup. To compare with the calculated results, the experimental results such as cross-sectional images and SMD distribution were acquired by laser Mie scattering technique and Phase Doppler Analyzer respectively. The results show that LISA+APTAB hybrid model has the best prediction for spray formation process.
The present study has numerically and experimentally investigated the spray behavior of liquid jet injected in subsonic cross-flow. The corresponding spray characteristics are correlated with jet operating parameters. The spray dynamics are known to be distinctly different in the three regimes: the column, the ligament and the droplet regimes. The behaviors of column, penetration and breakup of liquid jet have been studied. Numerical and physical models are base on a modified KIVA code. The primary atomization is represented by a wave model base on the KH(Kelvin-Helmholtz) instability that is generated by a high interface relative velocity between the liquid and gas flows. In odor to capture the spray trajectory, CCD camera has been utilized. Numerical and experimental results indicate that the breakup point is delayed by increasing gas momentum ratio and the penetration decreases by increasing Weber number.
Fuel spray in a gasoline engine is a significant factor for the decision of engine power, pollutant emission and the design of intake manifold system. Three kinds of fuel which has other physical properties are chosen in this study, and it is observed using an image processing method that the mechanism and structure of free fuel spray with a throttle type gasoline injector, and the detailed characteristics of droplet size and velocity distributions are obtained by macro and micro-scopic measuring method respectively. It is verified that the initial breakup behaviors are depended on We like the result of Reitz's study, and also observed that the spray of octane and solvent with Re of 210~330 and 270~330 respectively are better than ethanol which has relatively high density and viscosity.
The present article investigates the influence of droplet drag models on predictions of diesel spray behaviors under ultra-high injection pressure conditions. To consider drop deformation and shock disturbance, this study introduces a new hybrid model in predicting drag coefficient from the literature findings. Numerical simulations are first conducted on transient behaviors of single droplet to compare the hybrid model with earlier conventional model. Moreover, using two different models, extensive numerical calculations are made for diesel sprays under ultra-high pressure sprays. It is found that the droplet drag models play an important role in determining the transient behaviors of sprays such as spray tip velocity and penetration lengths. Numerical results indicate that this new hybrid model yields the much better conformity with measurements especially under the ultra-high injection pressure conditions.
The implementation of gelled propellants systems offers high performance, energy management of liquid propulsion, storability, and high density impulse of solid propulsion. The present study focused on the macroscopic spray characteristics of liquid sheets formed by triplet impinging jets of non-Newtonian liquids which are mixed by Carbopol 941 0.5%wt. The results are compared to experiments conducted on spray images which formed by triplet impinging jets concerning with airassist effect at center orifice. When gel propellants are injected by doublet impinging jets at low pressure and high pressure, closed rim pattern shape appeared by polymeric effect from molecular force and showed inactive atomization characteristics, because of extensional viscosity related by restriction of atomization process and breakup time delay of turbulence transition. As increasing mass flow rate of the air(increasing GAR), spray breakup level is also increased.
Six shear coaxial injectors with different recess length and taper angle were manufactured. Cold-flow tests on the injectors were performed at room temperature and pressure using water and air as simulants. By changing the water mass flow rate and air mass flow rate, spray images were taken under single-injection and bi-injection. Breakup length and spray angle were analyzed from instantaneous and averaged spray images using image processing techniques. For all the injectors, the breakup length generally decreased as the momentum flux ratio increased at the same gas mass flow rate. The injectors with 7.5° taper angle usually had the longest breakup length and the smallest spray angle. When the taper angle was 15° or more, it hardly affected breakup length and spray angle. The recess length did not influence breakup length but its effect on spray angle depended on the taper angle.
The aim of this article is to perform the numerical simulation far drop drag and breakup processes in air-assisted sprays using the Taylor analogy breakup (TAB) model with a modified drop drag model, in which a random method is newly used to consider the variation of the drop's frontal area. The predicted results for drop trajectory and Salter mean diameter (SMD) were compared with experimental data and the simulation results using the earlier published models such as TAH model, surface wave instability (Wave) model, and Wave model with original drop drag model. In addition, the effects of the breakup model constant, Ck, on prediction of spray behaviors were discussed. The results shows that the TAB model with the modified drop drag model is in better agreement with experimental data than the other models, indicating the present model is acceptable for predicting the drop breakup process in air-assisted sprays. At higher Weber numbers, the smaller Ck shows the best fitting to experimental data. It should be noted that more elaborated studies is required in order to determine the breakup model constant in the suggested model in the study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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