2488244 Iniettore di carburante diesel per motori Scania DC09/DC13/DC16

Cavitazione dinamica all'interno di un iniettore diesel ad alte prestazioni: un'indagine sperimentale e CFD （parte 4）

In sintesi: 

L'imaging ad alta velocità della cavitazione all'interno di un orifizio di controllo ha rivelato un effetto idraulico pulsante non osservato negli studi precedenti.Lungo la parete dell'orifizio si creava un ampio vuoto di cavitazione e, una volta raggiunta la sezione conica, si verificava il riempimento a monte lungo l'orifizio.Quando il materiale di riempimento ha raggiunto l'ingresso dell'orifizio, si è verificata una transizione nella struttura del flusso, si è riformata la cavitazione di grandi vuoti e il processo si è ripetuto

La modellazione avanzata della turbolenza nelle simulazioni CFD ha prodotto risultati estremamente più accurati rispetto ai modelli standard rispetto ai risultati sperimentali.

Il CFD ha abbinato la cavitazione pulsante di grandi vuoti lungo l'orifizio e l'evento di riempimento.

Anche la frequenza di questo comportamento sui risultati CFD concordava con quella dell'esperimento.

La CFD ha rivelato che anche la portata era pulsante, legata al comportamento di cavitazione sopra descritto.Il fatto che il Cd medio nel CFD concordasse con quello misurato nell'esperimento ha dato fiducia che la pulsazione della portata del CFD fosse accurata.

L'utilizzo degli LSM ha consentito lo sviluppo dei modelli CFD LES in un arco di tempo gestibile.Ciò ha consentito di risparmiare molto tempo nello sviluppo dei modelli per i componenti a dimensioni reali.

Nel caso dell'iniettore reale, la frequenza della cavitazione pulsante era troppo elevata per influenzare le prestazioni del motore.La consapevolezza del fenomeno fornita da questo lavoro consentirà di evitare eventuali effetti potenzialmente negativi nei futuri livelli di progettazione.

Riferimenti
[1]C.Soteriou, M. Smith e R. Andrews, "Cavitazione idraulica e atomizzazione negli spray diesel a iniezione diretta", in IMechE C465/051/93, 1993.
[2]C.Soteriou, M. Smith e R. Andrews, "Iniezione diesel - illuminazione di fogli di luce laser dello sviluppo della cavitazione negli orifizi", in IMechE C529/018/98, 1998.
[3]B.Befrui, P. Spiekermann, MA Shost e M.-C.Lai, "Studi VoF-LES sulla rottura primaria del pennacchio degli ugelli multi-foro GDi e confronto con i dati di imaging", nella conferenza ILASS Europe sui sistemi di atomizzazione e spruzzatura dei liquidi, Chania, Grecia, 2013.
[4]RE Bensow, "Simulazione della cavitazione instabile sul foglio Delft Twist11 utilizzando RANS, DES e LES", nel secondo simposio internazionale sui propulsori marini, Amburgo, Germania, 2011.
[5]C.Egerer, S. Hickel, S. Schmidt e N. Adams, "Analysis of turbulent cavitating flow in a micro channel", nella conferenza SHF sulle macchine idrauliche e la cavitazione / aria nei tubi dell'acqua, Grenoble, Francia, 2013.
[6]ML Shur, PR Spalart, MK Strelets e AK Travin, "Un approccio ibrido RANS-LES con funzionalità DES ritardate e LES modellate a parete", in International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] C. Arcoumanis, JM Nouri e RJ Andrews, "Application of Refractive Index Matching to a Diesel Nozzle Internal Flow", nel 6° Simposio internazionale sulle applicazioni delle tecniche laser alla meccanica dei fluidi, 1992. [8] D. Bush, CCESoteriou , M. Winterbourn e C Daveau, "Indagare sui componenti di controllo idraulico negli iniettori ad alte prestazioni" in Fuel Systems for IC Engines, IMechE 2015.