Behaviour of ultra-high pressure diesel spray and its structure in a constant-volume pressure chamber were studied with injection pressure ranging from 35 to 110MPa. Sprays were observed by using the back illumination scattering method and righ angle scattering method. The spray process mechanism were investigated with both photographs. As a result, the spray angle and air entrainment angle was larger as injection pressure and back pressure increase. It becomes clear that mean air-fuel ratio is increased by increasing the injection pressure.
The purpose of this study is to propose and compare methods for measuring individual spray cone angles using spray cross-section images. In direct injection gasoline engines, it was believed that the distribution of air-fuel mixture in the combustion chamber directly affected combustion performance and emission formation. However, since gasoline direct injection (GDI) injectors have a small injection angle, interference between individual spray plumes occurs. Therefore, GDI injectors have only measured the spray angle of the entire spray. To overcome these limitations, three methods of indirectly measuring the spray cone angles of individual spray plume were presented and compared by forming sheet beams using Nd:YAG laser and acquiring spray cross-section images. Each method currently has advantages and disadvantages, and research to apply the method suitable for various GDI injectors needs to be continued.
This experimental study is to investigate the intermittent spray characteristics of a pintle nozzle. High speed camera used in this expreiment with 9000fps. The factor, which controls the diesel spray, is the Injection pressure, ambient pressure and ambient temperature. In this paper, experiments were conducted free spray for the ambient pressure(3, 4, 5Mpa), nozzle Injection pressure(10, 14, 18MPa) and ambient temperature(293, 473K). With the higher opening pressure, the spray tip velocity and spray penetration increases while the spray angle decreases, On the other hand, With the higher ambient pressure, the spray angle increase while the spray tip penetration and spray tip velocity decrease. also, With the higher ambient temperature, the spray penetration decrease while the spray angle decrease.
The purpose of this study is to investigate the liquid- and vapor-phase spray characteristics, such as spray tip penetration and spray angle using gasoline direct injection (GDI) injector with multi-hole. The vapor-phase spray was captured by the Schlieren visualization system, which consists of high-speed camera, LED lamp, concave mirrors, and knife-edge. The liquid-phase spray was visualized by Mie-scattering techniques. Both spray images of vapor- and liquid-phase were visualized under 373 K of ambient temperature, 1 bar of ambient pressure, and 100/200 bar of injection pressure. The energizing duration was fixed at 1.5 ms. From the analysis of experimental results, it revealed that the increased injection pressure induced an early vaporization due to the improvement of droplet atomization. The spray tip penetration and spray angle in vapor-phase were higher than those in liquid-phase. The difference in the spray tip penetration between vapor- and liquid-spray gradually increased with the time elapsed after the injection. Even with the spray angle characteristics, it was found that the difference between the spray angle of liquid and vapor spray gradually grew after they entered steady-state conditions.
Spray characteristics of conventional diesel fuel and bio-diesel fuel(methyl-ester of soybean oil) were compared, in terms of spray tip penetration and spray angle, by using a commercial high pressure common rail injection system for light-duty DI Diesel engines. The experiments were carried out under the non-evaporating condition at ambient density(8.8, $15.6 kg/\textrm{m}^3$) and injection pressure(75, 135 MPa). The experimental method was based on a laser sheet scattering technique. Spray tip penetrations of bio-diesel fuel were longer, on the whole, than those of conventional diesel fuel, except for lower injection pressure(75 MPa) under lower ambient density$(8.8 kg/\textrm{m}^3)$. But spray near angle and spray far angle of bio-diesel fuel were smaller than those of conventional diesel fuel, implying spray angle is related to the growth rate of spray tip penetration. The experimental results of spray tip penetration agreed well with the calculated values by the Wakuri et al.'s correlation based on the momentum theory.
Throttleable rocket engines are in high demand due to the diversification of space missions. Pintle injector is known to be suitable for throttleable rocket engines, because of its high efficiency in overall thrust zone. In this study, the relationship between spray angle of a throttleable pintle injector and total momentum ratio based on hot fire test conditions was investigated. As a result, the spray angle in 100% and 60% throttling level is higher than the spray angle obtained by the case which considers only propellant mass flow rate, owing to higher total momentum ratio (TMR). The results of this study may be useful for predicting spray angle in hot fire test.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제27권1호
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pp.57-64
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2003
The characteristics of fuel spray have an important effect on engine performance such as power, specific fuel consumption and emission because fuel spray controls the mixing and combustion process in an engine. Therefore, if the characteristics of fuel spray can be measured, they can be effectively used for improving engine performance. The major factors controlling fuel spray are injection pressure, ambient pressure and engine speed. In this study, the experiment is performed in a high temperature and high pressure chamber. In experiments, spray tip penetration, spray angle and spray tip velocity are measured at various injection pressure (10 and 14 MPa), ambient pressure(3,4 and 5 MPa), fuel pump speed(500, 700 and 900 rpm). Experimental results are useful for deriving an experimental spray equation and design an optimal engine. The results showed that injection pressure, ambient pressure and fuel pump speed are important factors influencing on the characteristics of spray. 1) Injection pressure influences on the characteristics of spray. That is, as injection pressure is increased, spray angle is decreased but spray penetration and spray tip velocity is increased. 2) Spray angle and spray penetration are increased as fuel pump speed is increased.
The purpose of this study is to compare and to investigate spray characteristics of dimethyl ether (DME) and diesel fuel in the various injection pressures, ambient pressures, and the energizing durations. For the analysis of the spray characteristics, the spray visualization system including the high speed camera and the spray image analyzer is installed. The spray characteristics such as the spray development process, spray tip penetraion and the spray cone angle are analyzed from the spray images. It was revealed that the spray characteristics of DME and diesel fuels are mainly affected by the injection conditions. However, in the region after the end of the injection, the spray tip penetration was affected by the fuel properties such as the fuel density, the surface tension, and the viscosity. DME fuel has generally a short tip penetration and a wide cone angle. In the elevating conditions of the ambient gas pressure, the spray cone angle of DME fuel converged to high value when comparing diesel fuel in advance. Also, the increasing rate of the spray tip penetration in DME fuel is significantly decreased from 0.7 ms of the energizing duration (diesel : 0.9 ms).
Observations on the near-nozzle behavior of an unsteady fuel spray through single cylindrical hole nozzle were made by phase Doopler anemometer and microphotographs. At the edge of the spray, droplet velocity peaked during needle opening and closing. Droplet sizes tended to be small on the edge of spray. The near-nozzle spray angle taken from the microphotographs was time-dependent, even though it increased with gas-to-liquid density ratio as expected. The near-nozzle spray angle was the greatest on the initial stage and decreased to a relatively constant value after about one third of the total injection duration regardless of the ambient gas conditions, even in the near-vaccum condition. The wider near-nozzle spray angle in the early stage is due to the flow characteristics inside the nozzle rather than aerodynamic interactions. However, once the spray was established, aerodynamic interactions are essential in the near-nozzle atomization.
Swirl 인젝터는 유체가 접선방향의 주입구를 통해 주입되어 인젝터 내부에서 접선방향 속도와 축방향 속도를 갖고 흐르다 노즐에서는 속도성분비에 의해 결정된 분산각에 따라 흐른다. 이러한 분산각은 특히 이중 swirl 인젝터에서 두 유체가 분무되어 서로 간섭을 주고 특히 recess가 있는 경우 내부 혼합 등의 이유로 예측이 어렵다. 이러한 분산각 현상을 recess 길이별로 실험을 통하여 규명하고 또한 상용 열수력 해석 코드인 FLUENT Version6.0을 사용하여 수치해석하였다. 다상유동 해석 모델중 VOF (Volume Of Fluid)모델을 사용하여 모사하고 실험결과와 비교하여 적용 타당성을 확인하였으며, recess가 단독 분사시와 혼합 분사시 분산각에 미치는 영향에 대하여 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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