The Twin-fluid Swirl Nozzles are used in many parts of the industry to produce homogeneous spray. This study is to investigate the effects of outer air swiller and inner water swiller on atomization of liquid.. The experiment was carried out with increasing air-flow rate at constant liquid-flow rate and with changing outer air swiller angle and inner water swiller angle. A Particle Dynamics Analyzer(PDA) was used to measure drop size, mean and ms values of axial velocity, number density and Sauter mean diameter(SMD). The axial mean velocity and SMD of droplets were measured along the center line and radial directions. It was found that the higher air flow-rate resulted in the smaller Sauter mean diameter of liquid spray and the higher axial mean velocity of droplets. This experimental results will be conveniently used for the preliminary design stage of twin-fluid nozzle development.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.18
no.5
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pp.76-84
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2010
The aim of this study is to analyze the effect of the ethanol blending in diesel-ethanol blended fuels on the spray and combustion characteristics in a common-rail four-cylinder diesel engine. For the analysis of the spray characteristics, the spray images were obtained using a high speed camera with metal-halide lamps. From these spray images, the macroscopic spray characteristics such as the spray tip penetration and spray cone angle were investigated. Also, the combustion characteristics including the combustion pressure and the rate of heat release were studied with the analysis of the exhaust emissions in diesel-ethanol blended fuel driven diesel engine. It can be confirmed from the experiment on spray characteristics of diesel-ethanol blended fuels that the increased ethanol blending ratio induced the decrease of the spray tip penetration after the end of the injection. The spray cone angle slightly increased by the blending of ethanol fuel. In the experiment on atomization characteristics, the ethanol blending caused the improvement of the diesel atomization performance. On the other hand, at the same engine load condition, the increase of the ethanol blending ratio lead to lengthen the ignition delays, and to decrease the peak combustion pressure and the rate of heat release. Totally, the combustion and emission characteristics of ULSD and DE10 showed similar characteristics. However, in the case of DE20, CO and HC rapidly increased, and $NO_x$ decreased. It can be believed that 20% ethanol disturbed the combustion of diesel-ethanol blended fuel due to the low cetane number and evaporation.
This study was carried out to investigate the injection characteristics of 800 kPa compressed natural gas compressed natural gas (CNG) injector developed in Korea. The CNG injector with multi-holes, employed in this experiment, was designed to inject CNG in the manifold at high pressure of 800 kPa. The spray macroscopic visualization test was carried out via Schlieren photography to study fuel-air mixing process. The fundamental spray characteristics, such as spray penetration, spray cone angle and spray velocity, were evaluated in the constant volume combustion chamber (CVCC) with varying the constant back pressure in CVCC from 0 to 1.8 bar. For the safety reason, nitrogen ($N_2$) and an acetone tracer were utilized as a surrogate gas fuel instead of CNG. The surrogate gas fuel pressures were controlled at 3, 5.5, and 8 bar, respectively. Injection durations were set at 5 ms throughout the experiment. The simulating events of the low engine speed were arranged at 1,000 rpm. The spray images were recorded by using a high-speed camera with a frame rate of 10,000 f/s at $512{\times}256pixels$. The spray characteristics were analyzed by using the image processing (Matlab). The results showed the significant difference that higher injection pressure had more effect on the spray shape than the lower injection pressure. When the injection pressure was increased, the longer spray penetration occurred. Moreover, the linear relation between speed and time are dependent on the injection pressure as well.
The purpose of this study is to use machine learning to build a model capable of predicting the flash boiling spray characteristics. In this study, the flash boiling spray was visualized using Shadowgraph visualization technology, and then the spray image was processed with MATLAB to obtain quantitative data of spray characteristics. The experimental conditions were used as input, and the spray characteristics were used as output to train the machine learning model. For the machine learning model, the XGB (extreme gradient boosting) algorithm was used. Finally, the performance of machine learning model was evaluated using R2 and RMSE (root mean square error). In order to have enough data to train the machine learning model, this study used 12 injectors with different design parameters, and set various fuel temperatures and ambient pressures, resulting in about 12,000 data. By comparing the performance of the model with different amounts of training data, it was found that the number of training data must reach at least 7,000 before the model can show optimal performance. The model showed different prediction performances for different spray characteristics. Compared with the upstream spray angle and the downstream spray angle, the model had the best prediction performance for the spray tip penetration. In addition, the prediction performance of the model showed a relatively poor trend in the initial stage of injection and the final stage of injection. The model performance is expired to be further enhanced by optimizing the hyper-parameters input into the model.
Journal of the Korean Society of Fisheries and Ocean Technology
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v.53
no.1
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pp.89-97
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2017
Butanol has an ability to improve the ignition quality due to its lower latent heat of vaporization; it has an advantage to reduce a volume of a fuel tank because its energy density is higher than that of ethanol. Also, butanol-diesel oil blending quality is good because butanol has an effect to prevent the phase-separation between two fuels. Even if the blended oil contains water, it can reduce the corrosion of the fuel line. Thus, it is possible to use butanol-diesel oil blended fuel in diesel engine without modification, and it may reduce the environment pollution due to NOx and particulate and the consumption of diesel oil. Therefore, some studies are being advanced whether butanol is adequate as an alternative fuel for diesel engines, and the results of the combustion and exhaust gas emission characteristics are being presented. Though the injection and spray characteristics of butanol are more important in diesel combustion, the has not yet dealt with the matter. In this study, the influence in which differences of physical properties between butanol and diesel oil may affect the injection and spray characteristics such as injection rate, penetration, spray cone angle, spray velocity and process of spray development were examined by using CRDI system, injection rate measuring device and spray visualization system. The results exhibited that the injection and macroscopic spray characteristics of two fuels were nearly the same.
In this paper, experimental study on the wan impingement spray of the common-rail diesel injector is performed. To examine the effect of various factors on the development of spray impinging on the wall, experiments were conducted at the various injection pressures. ambient pressures, wan distances from the injector tip, wall temperatures, and angles of wall inclination. The behaviors of the impingement spray ate visualized by using laser sheet methods and a ICCD camera. It is shown that the spray path penetration of the wall impingement spray increases with the increase of injection pressure, wall distance. wall temperature, wall angle. On the other hand the spray path penetration of the wan impingement spray decreases with the increase of ambient pressure.
The objective of this study was to verify the experimental and numerical results of spray evolution injected from different types of the nozzle-hole geometries. Spray visualization was taken by high speed camera under the different conditions. For the simulations of spray tip penetration, turbulence, evaporation and break-up model were applied K-zeta-f, Dukowicz and Wave model, respectively. Also, the prediction accuracy of spray tip penetration was increased by varying the spray cone angle. At the same time, the results of this work were compared in terms of spray tip penetration, and SMD characteristics. The numerical results of spray evolution process and spray tip penetration showed good agreement with experimental one.
Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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2009.11a
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pp.217-220
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2009
This paper presents experimental results of Recess Characteristic of Swirl Coaxial Injector of fuel-rich gas generators. It was revealed that the internal impinging phenomenon played an important role in the spray characteristics, such as spray angle and breakup length.
초기 화재 진압을 위해 사용되는 스프링클러(sprinkler) 설비는 스프링클러헤드의 형태에 따라 살수 분포가 달라진다. 화점의 발생 위치는 특정하기 어려우므로 스프링클러의 살수범위(spray coverage)가 넓게 퍼지는 형태가 되는 것이 확률적으로 가장 큰 효율성을 가진다. 본 연구에서는 EDISON_전산열유체 시스템의 다상유동 해석자를 활용하여 스프링클러헤드의 형태에 따라 살수각과 국부 유동장을 분석하였다. 3차원 형상을 가지는 스프링클러헤드 형상을 2차원 단면으로 나누어 해석하였으며 프레임(frame)과 반사판(deflector)의 형상에 따른 유동장의 변화를 살펴보았고 살수각(spray angle)을 정량적으로 나타내었다. 최종적으로 최대 최소의 살수각을 갖는 2차원 스프링클러헤드를 형상화하였고 이를 중첩하여 살수 범위를 넓게 갖는 스프링클러헤드를 3차원 모델링하였다.
In order to reduce NOx and Soot emissions simultaneously, characteristics of diesel spray and combustion were investigated by numerical simulation with StarCD in this paper. This work focuses on effect of Spin Injection. A simulation model of combustion, spray and emissions is developed for heavy duty marine diesel engine application. Simulation is performed with change of spray angle between first and second directions at fixed engine speed, injection timing, injection duration and etc. The results show that Spin Spray Injection method can reduce NOx emission. And the results show that the 1st injection considerably interfere with 2nd injection characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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