The focus of this study is placed on the behavior characteristics of gasoline spray under condition field of room temperature and pressure. To analyze the behavior and flow characteristics of injected fuel spray is important in speculation of mixture formation process. Also the exhausted emissions from actual engines can be controlled by the analyzed results. The ${\varphi}$(degree of freedom) and K(energy ratio of particle motion) are selected as the simulation parameter. The factors affect characteristics of spray structure, and the factors are included in the sub-program of the KIVA-II code. In this study, the simulation study by modified KIVA-II code was conducted and the calculated results obtained by the modified KIVA-II code show good agreements with experimental results. As a result, applying the improved TAB model with ${\varphi}$=8 and K=2 to simulation analysis of the KIVA-II code is sufficiently useful for analyzing the macro characteristics in spray structure, such as the spray tip penetration of injected fuel spray.
소형 액체로켓엔진 인젝터 분무의 공간분포 특성 규명을 위해 이중모드 위상도플러속도계(DPDA)를 이용한다. 분사압력 및 분무확산방향 이동거리를 변화시켜 분무액적의 크기, 속도 등을 측정하고, 산술평균직경(AMD), Sauter 평균직경(SMD), 수밀도, 스팬(span of drop size distribution), 그리고 체적 유속(volume flux) 등의 분무 매개변수를 도출하여 인젝터 분무의 분열특성을 고찰한다. 분사압력이 증가함에 따라 분무액적의 수밀도, 스팬, 그리고 체적 유속은 증가하지만, AMD는 감소하였다.
The fog screen is a device projecting the media to the aerosol flow field. As major parameters to generate dense and steady fog screen, shear stress, optical blockage ratio and SMD were obtained result through experiment. The micro droplet was generated by the piezo oscillation element, and the aerosol flow mixed with an air flow was sprayed into the vertical direction from the top of the fog screen through the 280 mm slot. For produce a dense, uniform fog screen, the shear effect, optical blockage ratio and SMD between aerosol and air curtain were measured. The minimum and maximum shear stress conditions were selected and it was confirmed that the optical transmission deviation of the aerosol flow field was small when the aerosol and air curtain flow rates were changed. When the aerosol and air curtain flow power were 18 V (1.51 m/s) and 24 V (2.55 m/s), respectively, under the condition of the minimum shear stress and laminar flow, the optical blockage ratios with the spray length were small, and it produced a most stable and high density uniform fog screen by injecting a constant of $10{\mu}m$ or less.
This paper presents the effects of ambient pressure on atomization characteristics of high-Pressure injector in a direct injection gasoline engine both experimentally and numerically. The atomization characteristics such as mean droplet size, mean velocity, and velocity distribution were measured by phase Doppler particle analyzer. The spray development, spray penetration, and global spray structure were visualized using a shadowgraph technique. In order to investigate the atomization process numerically, the LISA-DDB hybrid model was utilized. This breakup model assumes that the primary breakup occurs when the amplitude of the unstable waves is equal to the radius of the ligament of liquid sheet near the nozzle and the droplet deformation induces the secondary breakup. The results provide the effect of ambient pressure on the macroscopic and microscopic behaviors such as spray development, spray penetration, mean droplet size, and mean velocity distribution. It is also revealed that the accuracy of prediction of LISA-DDB hybrid model is pretty good in terms of spray developing process, spray tip penetration, and SMD distribution.
Spray characteristics of a twin-hole air shrouded nonle designed for gasoline injectors was investigated by using laser diffraction particle analyzer (LDPA) and tomography reconstruction- A confined spray chamber which is optically accessible through a pair of glass windows was made to simulate the fuel injection condition in intake manifold of gasoline engine. The measurement was applied to the twin hole injector with and without an air shroud. It demonstrates that for the case with an air shroud, fine atomization is achieved and there exists a large number of fine droplets between the region of the main spray streams, which conforms with the spray visualization. The drop size distribution was investigated as a function of elapse time after fuel injection. The distribution was greatly affected by the measurement position from the injector exit. Also, the spatially resolved spray volume fraction and Sauter Mean Diameter (SMD) from line-of-sight data of the LDPA are tomographically reconstructed by Convolution Fourier transformation under the steady injection condition.
난류 유동장으로 분사되는 액체 제트의 액주 분열과 액적 미립화 현상에 관한 LES를 수행하였다. 기체상태의 공기 유동해석에 Eulerian 해법을 사용하고, 액적 추적을 위하여 Lagrangian 해법을 사용하여 기체-액체간 이상유동(two phase flow) 해석을 수행하였다. 액적 분열 과정 모사에 blob-KH 분열 모델을 적용하여 액주와 액적의 분열이 관찰되었다. 일정한 공기 유동 조건에서 액체 분사 속도 변화를 통한 액체-기체 운동량 플럭스 비의 변화에 따른 액체 제트의 침투깊이를 조사하였으며 실험결과와 유사함을 알 수 있었다. 분사 제트의 분열에 따라 유동장에 존재하는 액적의 분포를 Sauter 평균 입경(SMD)의 분석을 통해 수행하였다.
본 연구는 초음파 개질 바이오 디젤유의 점도와 표면장력에 대한 연료의 물리적 특성, 분무 미립화 특성에 관한 심층적이고 체계적인 연구에 중점을 두었다. 이를 규명하기 위하여 초음파 재질 연료와 개질 되지 않은 연료의 상대 비교 분석을 통한 연료특성과 연료분사펌프의 회전수 및 노즐선단 거리변화에 의한 입경측정의 상관성을 정립하였다.
The present paper deals with the numerical simulation for the spray characteristics with swirling turbulent flows and dilution flows from swirl injectors in a simplified can type of gas turbine combustor. The main objective is to investigate the characteristics of swirling turbulent flows with dilution flows and to provide the qualitative results for the spray characteristics such as the droplet distribution and Sauter Mean Diameter(SMD). The gas-phase equations based on Eulerian approach were discretized by Finite Volume Method, together with SIMPLE algorithm and the Reynolds -Stress-Model. The liquid-phase equations based on Lagrangian method were used to predict the droplet behavior. The results of preliminary test are generally in good agreement with experimental data, and show that the anisotropy exists in the primary zone due to swirl velocity and injected air from primary injector, and then gradually decays due to turbulent mixing and consequently near-isotropy occurs in the region between primary and dilution zones. For the spray characteristics, it is indicated that the swirling flows of primary jet region increase the droplet atomization. In addition, it is showed that the swirling flows at the inlet region lead the air-fuel mixture to be distributed near the igniter and can significantly affect the spray behavior in the primary jet region.
The purpose of this study is to measure the droplet distribution and Sauter mean diameter(SMD) of biodiesel fuel, using the immersion sampling method. This method involves using an optical microscope and a CCD camera, to take an image of the droplets. These images are then measured by using a 'Sigma Scan' processing program. The results of the above experiment are summarized as followed ; (1) There can be as much as a 10% error rate when measuring the diameter of these droplets, using the image processing method and the naked eye. (2) The result of droplet size distribution test, TVO(transesterified vegetable oil) big size droplet distribution were increased at ambient pressure $6kg/cm^2$. (3) When ambient pressure increased $6kg/cm^2$ above, SMD variation of TVO and UVO(used vegetable oil) 30 are small. (4) On Rosin-Rammler analysis, droplets size distribution of UVO(used vegetable oil) 30 uniform more than TVO 20 on ambient pressure $1kg/cm^2$.
Kim, Min-Ki;Song, Jin-Kwan;Hwang, Jeong-Jae;Yoon, Young-Bin
한국추진공학회:학술대회논문집
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한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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pp.486-491
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2008
The spray characteristics and drop size measurements have been experimentally studied in liquid jets injected into subsonic crossflow. With water as fuel injection velocity, injection angle and atomizer internal flows were varied to provide of jet operation conditions. The injector internal flow was classified as three modes such as a non-cavitation flow, cavitation, and hydraulic flip flows. Pulsed Shadowgraph Photography measurement was used to determine the spatial distribution of the spray droplet diameter in a subsonic crossflow of air. And this study also obtains the SMD(Sauter Mean Diameters) distribution by using PLLIF(Planar Liquid Laser Induced Fluorescence) technique. The objectives of this research are getting a droplet distribution and drop size measurement of each condition and compare with the other flows effect. As the result, This research have been showed the droplet size were spatially dependent on air-stream velocity, fuel injection velocity, injection angle effects and normalized distance from the injector exit length.(x/d, y/d)There are also different droplet size characteristics between cavitation, hydraulic flip and the non-cavitation flows.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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