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.
The reflood test data from the rod bundle heat transfer (RBHT) test facility showed that the grids in the upper portion of the rod bundle could become wet well before the arrival of the quench front and that the sizes of liquid droplets downstream of a wet grid could not be predicted by the droplet breakup models for a dry grid. To investigate the water droplet generation from a wet grid spacer, a viscous linear temporal instability model of the water sheet issuing from the trailing edge of the grid with the surrounding steam up-flow is developed in this study. The Orr-Sommerfeld equations along with appropriate boundary conditions for the flow are solved using Chebyshev series expansions and the Tau-Galerkin projection method. The effects of several physical parameters on the water sheet oscillation are studied by determining the variation of the temporal growth rate with the wavenumber. It is found that a larger relative steam velocity to water velocity has a tendency to destabilize the water sheet with increased dynamic pressure. On the other hand, a larger ratio of steam boundary layer to the half water sheet thickness has a stabilizing effect on the water sheet oscillation. Droplet diameters downstream of the spacer grid predicted by the present model are found to compare reasonably well with the data obtained at the RBHT test facility as well as with other data recently reported in the literature.
The effects of the wall geometry on the spray-wall impingement process of a hollow-cone fuel spray emerging from a high-pressure swirl injector of the Gasoline Direct Injection (GDI) engine were investigated by means of a numerical method. The ized Instability Sheet Atomization (LISA) & Aerodynamically Progressed Taylor Analogy Breakup (APTAB) model for spray atomization process and the Gosman model were applied to model the atomization and wall impingement process of the spray. The calculation results of spray characteristics, such as a spray development process and a radial distance after wall impingement, compared with the experimental ones by the Laser Induced Exciplex Fluorescence (LIEF) technique. It was found that the radial distance of the cavity angle of 90$^{circ]$ after wall impingement was the shortest and the ring shaped vortex was generated near the wall after spray-wall impingement process.
동적 감쇠자로서 백홀에 대한 동적 제어 테스트를 수행하였다. 공급라인에서 압력 섭동에 의해 발생되는 가진과 스월 인젝터의 내부 파동 분석을 위해 수력학적 진동발생기와 1차원 가시화 모델 인젝터가 제작되었다. 음향학적 대신에 동적 감쇠자로서 백홀의 영향에 초점을 두었기 때문에 액막의 분열길이와 액막 두께를 측정하여 정상 상태와 가진 상태의 결과를 비교하였다.
The purpose of this study is to improve the prediction ability of the atomization and vaporization processes of GDI spray. Several models have been introduced and compared. The atomization process was modeled using hybrid breakup model that is composed of Linearized Instability Sheet Atomization (LISA) model and Aerodynamically Progressed TAB (APTAB) model. The vaporization process was modeled using Spalding model and Abramzon & Sirignano model. Exciplex fluorescence method was used for comparing calculated with experimental results. The experiment and computation were performed at the ambient pressure of 0.1 MPa, 0.5 MPa and 1.0 MPa and the ambient temperature of 293k and 473k. Comparison of calculated and experimental spray characteristics was carried out and the calculated results of GDI spray showed good agreement with experimental results.
The breakup characteristics of liquid sheet formed by the liquid rocket injector has a close relation with the combustion efficiency. In this paper, basic characteristics of droplet size and velocity distribution were measured with PDPA for the Like Doublet Impinging Injector. Test variables were the angle of impact, the diameter of orifice and jet velocity. Water was used as test fluid. As a result, for impingement angle less than 90 degree, following correlations were obtained between drop size and design parameters : $D_{32}({\mu}m)=295.0{\times}V^{-0.09}\times(2\theta)^{-0.1}{\times}d^{0.072}$. For impingement angle greater than 100 degree, drop sizes were increased but eventually converged to a certain limiting value.
In this experimental study, measurement techniques such as backlight imaging, optical patternator, and laser sheet drop sizing were applied to characterize open-type swirl injector used in Russian liquid rocket engine, RD 107. The typical development of swirl spray was observed in backlight images. The breakup length was measured by using the ratio between Mie scattering and fluorescence signal. Relative Sauter Mean Diameter was measured by using laser sheet drop sizing and the possible source of errors were discussed.
Spray drift of agricultural nozzles has become a big issue because it causes low precision targeting and environmental pollution. In order to reduce the spray drift, study spray characteristics of agricultural nozzles is virtually important. In this study, shadowgraph and Mie-scattering visualization techniques were used to study the macroscopic spray and atomization characteristics of an agricultural nozzle. PDPA was used to measure the atomization characteristics of spray. The injection pressure is set to 1 bar, 3 bar and 5 bar, which covers the working range of the nozzle. For the PDPA experiment, 75 points were measured in an area of 160 mm × 120 mm at 10 mm intervals directly below the nozzle to grasp the overall atomization characteristics of the spray. It was found that the spray width and sheet width showed a linear correlation. As the injection pressure increased, the sheet expansion in the 0-degree direction and the sheet swing in the 90-degree direction jointly promoted the breakup of the sheet. In addition, the area close to the central axis had a large droplet velocity, and since a large droplet velocity promoted atomization of spray, the area close to the central axis had a smaller spray droplet diameter than the left and right regions.
This study describes the external spray characteristics of deflector nozzle such as the breakup procedures of liquid sheet, spray angle, discharge coefficient and bubble behaviors of spray and SMD at deflector nozzle. In order to visualize the spray behaviors shadow graphy technique were used. According to the increase of injection pressure, development of the spray passes through the dribbling, distoted jet, closed bubble due to the contraction by surface tension forces, the bubble opens into hollow tulip shape, and the curved surface straightened to form a conical sheet like as the simplex swirl atomizer. Spray cone angle was nearly 90 deg. Variations of SMD were examined in order to describe the dependency of SMD on the injection pressure and orifice diameter. The shape of deflector and oriffice diameter had an effect on the discharge coefficient.
지금까지의 충돌분무에 대한 연구는 제트의 충돌시 형성되는 액막의 분열 과정을 이해하고 이를 모델링하는데 초점을 두어왔기 때문에 실질적으로 연소 효율에 가장 큰 영향을 미치는 연료의 공간분포 특성에 대한 연구가 부족하였다. 따라서 본 연구에서는 like-doublet 충돌분사 노즐을 사용하여 연료 유량 플럭스의 단면분포 특성을 연구하였다. PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer)를 통해 액적의 크기를 측정한 기존의 방법은 연료의 평면적인 분포특성을 이해하는데 상당히 제한적이었기 때문에 평면 레이저 유도형광기법(PLE : Planar Laser Induced Fluorescence)을 이용하여 분무의 단면 분포를 측정하였고, 직접사진을 통하여 액적의 크기도 측정하여 PLIF의 결과와 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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