To investigate the spray behavior and atomization characteristics using an air-assist injector, spray visualization and PDPA measurements were carried out under the various assisted air pressures and the fixed fuel pressure. The air assist pintle type injector employed in this study is consisted of the air assist adaptor and an injector housing using the gasoline fuel and air as the working fluids. As results, increasing pressure of assisted air, the growth of spray tip penetration is gradually reduced at the end of spray and spray angle is steadily increased at the main spray region except from the early spray. For the air assist pressure of 25㎪ in a spray downstream, it is doncluded that droplet size distribution shows the peak of 10${\mu}{\textrm}{m}$ and most of the droplet sizes are less than 50${\mu}{\textrm}{m}$. Also, the air-assist injector extremely improves fuel atomization in order to produce much finer droplets, it shows that approximately, in this case, 50% decreade of SMD than without air assit.
This study deals with the investigation about the effect of the pilot and split injection strategies on the spray-atomization characteristics of biodiesel fuel derived from a soybean oil. Experimental results were compared with the calculation results obtained from the numerical analysis. Fuel properties of biodiesel according to the variation of the fuel temperature were inserted to the fuel library in the KIVA code. The amount of fuel injection is divided into equal mass for each split and main injection. In this work, the pilot injection strategy can be achieved by the amount of fuel injection shortly before the start of the main injection. A spray tip penetration, radial distance and spray area were measured for the analysis of macroscopic spray characteristics. In addition, the local and overall droplet size distribution were calculated by using KIVA-3V code to study the effect of split and pilot injection on the atomization performance under high ambient pressure. From these studies, the experimental results showed the multiple injection induced the decrease of the spray tip penetration due to the reduction and division of the spray momentum compared to single injection. In the atomization performance, the droplet size increased in the case of the multiple injection a little. Moreover, the SMD slightly increased as the fuel droplets goes through the axial direction. The spray behavior of numerical results were well predicted the experimental multiple spray characteristics of biodiesel fuel.
An experimental investigation has been carried out to reveal the atomization process of the diesel fuel spray. The spray injected through a single hole nozzle was taken by a camera on the opposite side of a stroboscope for macroscopic observation or a nanolite for microscopic observation. The effect of nozzle aspect ratio was analyzed with disintegration phenomena of the diesel spray. Based on the enlarged spray photograph, atomization process was observed in detail and further the spray cone angle was measured under various ambient pressures. The result shows that atomization of diesel spray in early stage of injection is mainly progressed in the vicinity of spray periphery region except the region close to the nozzle exit and spray head region. The spray cone angle is nearly constant under the pressurized condition, while it decreases with elapsing time under the atmospheric condition.
The main objective of this work is to investigate the effect of ambient conditions on the spray behavior and spray characteristics of high-pressure fuel injector. For this purpose, the effects of ambient pressure and temperature on the spray characteristics have been studied by applying the analysis of visualization system and phase Doppler particle analyzer. In this experiment, the visualization of spray behavior was performed under various ambient gas conditions and injection parameters such as gas temperature, ambient pressure, injection pressure of injector, and axial distance from the nozzle tip. Based on the investigation results, the spray tip penetration and spray width decrease with the increase of ambient gas pressure in the spray chamber. The effects of the spray parameters on the microscopic characteristics of gasoline spray were discussed.
A number of atomization and droplet breakup models have been developed and used to predict the diesel spray characteristic. Most of these models could not provide reasonable computational result of the diesel spray characteristic because they have only considered the primary breakup. A hybrid model is, therefore, required to develop by considering the primary and secondary breakup of liquid jet. according to this approach, wave breakup(WB) model was used compute the primary breakup of the liquid jet and droplet deformation and breakup(DDB) model was used for the secondary breakup of droplet. Development of hybrid model by using KIVA-II code was performed by comparing with the experimental data of spray tip penetration and SMD from the literature. A hybrid model developed in this study could provide the good agreement with the experimental data of spray tip penetration. The prediction results of SMD were in good agreement between 0.5 and 1.0 ms after the start of injection. Numerical results obtained by the present hybrid model have the good agreement with the experimental data with the breakup time constant in WB model of 30, and DDB model constant Ck of 1.0 when the droplet becomes less than 95% of maximum droplet diameter injected.
To clarify the structure of a diesel spray, a transient non-evaporating diesel spray injected under different ambient pressure and different injection pressure was studied. Spray tip penet- ration and spray angle were measured by taking the high speed shadowgraph of spray and Sauter mean Diameter(SMD) was also measured by light scattering technique at different positions along the spray axis and at different time from the start of injection. The effects of the operating parameters on the spray shape and SMD were investigated. By increasing the injection pressure, the spray tip penetration and the spray angle increased and the change of the ambient pressure also resulted in the considerable change in the shape of the spray. The analysis of SMD measurement showed that the atomization is a process that continues in sp- ace and time. As the injection pressure increases SMD decreases rapidly and with the increa- se of the ambient pressure the atomization process ends faster than the lower ambient press- ure and at lower pressure the atomization process continues to much farther downstream and far afterward.
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.
This study is to investigate the dispersion characteristics of diesel fuel spray in the initial stage of the beginning of the injection under the condition of room temperature and atmospheric pressure. It is difficult to analyse that the diesel fuel spray in diesel engine has unsteady intermittent spray. So author installed a fuel accumulator and an electromagnetic controller in order to keep the constant fuel injection rate with the time variation. With this modified fuel injection system, spray tip penetration, spray angle and initial spray development process are investigated by instantaneous photographic method. The results obtained in this study are as follows : 1) The initial shape of injection of diesel fuel spray shows the form of non-disintegrated intact core, but the formation of ligaments increasingly grows as the time increases. It can also be shown that fine droplets become disintegrated out from the ligaments. 2) The slope of spray tip penetration was changed to two different tendencies with time. The transition point of the slope is shown at the time of around between 0.09 msec and 0.4 msec from the beginning of injection. This is transition time from non-disintegrated intact core to formation of ligaments.
The objective of this work is to analyze the atomization and evaporation characteristics of dimethyl ether(DME) fuel for the application of HCCI diesel engine. In order to investigate the spray behavior of DME fuel, the macroscopic and microscopic characteristics were investigated in terms of spray development, spray tip penetration, impingement time, SMD, and axial mean velocity under the various injection timing and ambient conditions. For the illumination of spray, the spray visualization system was composed of a Nd:YAG laser and an ICCD camera and laser-sheet method was used. The atomization characteristics of DME fuel are analyzed by using phase Doppler particle analyzer (PDPA) system It was reveal that the spray development of DME is slower and rapidly disappeared as elapsed time after start of injection at the same injection duration. The impingement timing of diesel fuel was fester than that of DME fuel. The comparison of spray atomization characteristics in both fuels shows that diesel fuel has a large SMD value that DME.
In this study, an experimental investigation on the effects of the pressure ratio on the wall-impingement spray characteristics of nitrogen gas using a compressed natural gas (CNG) injector was conducted. The transient development of the impingement spray was recorded by a high speed camera with Z-type Schlieren visualization method. The spray behavior under various pressure ratio conditions were analyzed. The experimental results showed that the pressure ratio has positive effect on the development of spray wall-impingement. The effects of the above factor were evaluated in a constant volume chamber at atmospheric conditions. The data from test showed that, with the increase of the pressure ratio, the spray tip penetration (STP) quickly increases before the impingement and gradually increases after the impingement. Additionally, the spray velocity first increases and then sharply decreases on regardless of the injection pressure level. As the spray spreading angle increases, spray area and volume increases rapidly with the increase in STP at the beginning of injection, and finally entered a stable range, has a great correlation with the increase of pressure ratios.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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