Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2008.03a
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pp.255-259
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2008
This paper presents the spray characteristics of the oxidizer rich preburner injector which can be used in the high-thrust rocket system. We designed the basic shape of the liquid-liquid coaxial swirl injector for the rocket oxidizer rich preburner injection system. To understand the spray angle variation with the high pressure environment, the spray visualization in the high pressure chamber was preformed. Also we measured the droplet velocity, the Sauter Mean Diameter(SMD), the volume flux and the number density with the PDPA system by using water in atmospheric pressure. The results show that the spray angle is reduced by increasing ambient pressure and maximum droplet velocity is shown from a nozzle tip and then the droplet velocity decreases as a spray moves to the downstream. The SMD decreases on the axial distance from 20 mm to 50 mm but it increases over 50 mm. That is due to the increasing number of collision with each droplet and interaction with ambient air on going downstream direction.
In this study, numerical and experimental analysis on the spray atomization characteristics of a GDI injector is performed. For numerical approach, four hybrid models that are composed of primary and secondary breakup model are considered. Concerning the primary breakup, a conical sheet disintegration model and LISA model are used. The secondary breakup models are made based on the DDB model and RT model. The global spray behavior is also visualized by the shadowgraph technique and local Sauter mean diameter and axial mean velocity are measured by using phase Doppler particle analyzer Based on the comparison of numerical and experimental results, it is shown that good agreement is obtained in terms of spray developing process and spray tip penetration at the all hybrid models. However, the hybrid breakup models show different prediction of accuracy in the cases of local SMD and the spatial distribution of breakup.
Effects of Injector nozzle geometry and operating pressure conditions such as opening pressure, ambient pressure. and injection pressure on the transient fuel spray behavior have been examined by experiments. In order to clarify the effect of internal flow inside nozzle on the external spray, flow details Inside model nozzle and real nozzle were alto investigated both experimentally and numerically. for the effect of injection pressures, droplet sizes and velocities were obtained at maximum line pressure of 21 MPa and 105 MPa. Droplet sizes produced from the round inlet nozzle were larger than those from the sharp inlet nozzle and the spray angle of the round inlet nozzle was narrower than that from the sharp inlet nozzle. With the increase of opening pressure, spray tip penetration and spray angle were increased at both lower ambient pressure and higher ambient pressure. The velocity and size profiles maintained similarity despite of the substantial change in injection pressure, however, the increased injection pressure produced a higher percentage of droplet that are likely to breakup.
The characteristics of liquefied butane spray are expected to be different from conventional diesel fuel spray, because a kind of flash boiling spray is expected when the back pressure is below the saturation vapor pressure of the butane(0.23MPa at $25^{\circ}C$). An accumulator type pintle injector and its fuel delivery system has been simulated in ruder to give injection pressure, needle lift and rate of fuel injected. The governing equation were solved by finite difference metho. The injection duration was controlled by solenoid valve. Spray behaviors such as a transient spray tip penetration, spray angle and SMD were calculated based on the empirical correlations in case that the back pressure is both above the vapor pressure of the butane and below that of butane. When the back preassure is below the vapor pressure of the fuel, conventional correlation is modified to represent the effect of flash boiling.
In this study numerical and experimental study on the spray atomization characteristics of a GDI injector is performed. To carry out numerical analysis, four hybrid models that are composed of conical sheet disintegration model, LISA model, DDB model, and RT model are used. The experimental results to evaluate the prediction accuracy of hybrid models are obtained by using phase Doppler particle analyzer and spray visualization system. It is shown that the prediction accuracy of hybrid model concerning spray developing process and spray tip penetration is good for all hybrid models, but the hybrid breakup models show different prediction of accuracy in the case of local radial SMD distribution.
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.
Kim, Dowan;Lee, Sunghwan;Lim, Jongsuk;Lee, Seangwock
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.23
no.1
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pp.97-104
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2015
This study is a part of the high pressure injection system development on the Turbo GDI engine in order to reduce smoke emission in case of using the low volatile(high DI) fuel which is used as normal gasoline fuel in the US market. Firstly, theoretical approach was done regarding gasoline fuel property, performance, definition of particle matters and its creation as well as problems of the high DI fuel. In this experimental study, 2L Turbo GDI engine was selected and optimized system parameter was inspected by changing fuel, fuel injection mode (single/multiple), fuel pressure, distance between injector tip and combustion chamber, start of injection, intake valve timing in engine dyno at all engine speed range with full load. In case of normal gasoline fuel, opacity was contained within 2% in all conditions. On the other hands, in case of low volatile fuel (high DI fuel), it was confirmed that the opacity was rapidly increased above 5,000 rpm at 14.5 ~ 20 MPa of fuel pressure and there were almost no differences on the opacity(smoke) between 17 MPa and 20 MPa fuel pressure. According to the SOI retard, smoke decrease tendency was observed but intake valve close timing change has almost no impact on the smoke level in this area. Consequently, smoke decrease was observed and 16% at 6000rpm respectively with injector washer ring installed. By removing injector washer to make injector tip closer to the combustion chamber, smoke decrease was observed by 46% at 5,500 rpm, 42% at 6,000 rpm. It is assumed that the fuel injection interaction with cylinder head, piston head, intake and exhaust valve is reduced so that impingement is reduced in local area.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.21
no.2
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pp.111-118
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2017
In this paper, combustion tests were performed to investigate performance characteristics of a canted slit-type pintle injector engine which uses kerosene and liquid oxygen as propellants. The number of slits, slit angle and blockage factor were chosen as design variables of the pintle injector. ${\Delta}SR$ was newly defined as the difference of skip ratio caused by both sides of the tip of the canted slit. The experimental results showed that optimal combustion was performed when the blockage factor is about 1 and the difference is less than 0.26.
KIM, HYOJIN;JO, HYUN;TONGCHAI, SAKDA;LIM, OCKTACKE
Journal of Hydrogen and New Energy
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v.28
no.3
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pp.300-307
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2017
This study is to investigate particle size and velocity profile of gasoline port injector using Phase Doppler Particle Analyzer (PDPA). In this experiment, a GV 250 Delphi port injector used for motorcycles was used for liquid injection. The injector consists of four holes and has a static flow rate of 2.13 g/s. The fuel used in the injection was N-heptane, which is similar to gasoline, as an alternative fuel. The test fuel was injected at an atmospheric temperature of $20^{\circ}C$ and an open atmosphere of 1 atm. The injection time was 10 ms and the injection pressure was 3.5 bar in PDPA experiment. The experimental target position was fiexd at 30, 50 and 75 mm from the nozzle tip and data were collected for a total of 10,000 samples. The experimental results show that the length diameter (D10), the Sauter mean diameter ($D_{32}$), and the mean droplet velocity (MDV) are $45-54{\mu}m$, $99-115{\mu}m$ and 15-21 m/s, respectively.
Park, Jeong-Hwan;Park, Su-Han;Lee, Chang-Sik;Park, Sung-Wook
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.2
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pp.116-122
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2012
The purpose of this study is to investigate the overall spray behavior characteristics for various injection conditions in a gasoline direct injection(GDI) injector with multi-hole. The spray characteristics, such as the spray penetration, the spray angle, and the injection quantity, were studied through the change of the injection pressure, the ambient pressure, and the energizing duration in a high-pressure chamber with a constant volume. The n-heptane with 99.5% purity was used as the test fuel. In a constant volume chamber, the injected spray was visualized by the spray visualization system, which consisted of the high-speed camera, the metal-halide lamp, the injector control device, and the image analysis system with the image processing program. It was revealed that the injection quantity was mainly affected by the difference between the injection pressure and the ambient pressure. For low injection pressure conditions, the injection quantity was decreased by the increase of the ambient pressure, while it nearly maintained regardless of the ambient pressure at high injection pressure. According to the increase of the ambient pressure in the constant volume chamber, the spray development became slow, consequently, the spray tip penetration decreased, and the spray area increased. In additions, the circular cone area decreased, and the vortex area increased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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