2488244 Dieselinjector voor Scania DC09/DC13/DC16-motoren

Dynamische cavitatie in een hoogwaardige dieselinjector – een experimenteel en CFD-onderzoek (deel 4)

Samengevat: 

Beeldvorming met hoge snelheid van cavitatie binnen een controleopening onthulde een pulserend hydraulisch effect dat niet in eerdere onderzoeken werd gezien. Langs de wand van de opening ontstonden grote lege cavitaties en zodra het conische gedeelte was bereikt, vond opvulling stroomopwaarts langs de opening plaats. Toen de opvulling de ingang van de opening bereikte, vond er een overgang van de stromingsstructuur plaats, werd de grote holle cavitatie hervormd en werd het proces herhaald

Geavanceerde turbulentiemodellering in de CFD-simulaties leverde resultaten op die enorm nauwkeuriger zijn dan standaardmodellen in vergelijking met experimentele resultaten. 

De CFD kwam overeen met de pulserende cavitatie van grote lege ruimtes langs de opening en de opvulling. 

De frequentie van dit gedrag op de CFD-resultaten kwam ook overeen met die van het experiment. 

Uit de CFD bleek dat de stroomsnelheid ook pulserend was, gekoppeld aan het hierboven beschreven cavitatiegedrag. Het feit dat de gemiddelde Cd in de CFD overeenkwam met die gemeten in het experiment gaf vertrouwen dat de pulsatie van de CFD-stroomsnelheid accuraat was. 

Het gebruik van LSM's maakte de ontwikkeling van de LES CFD-modellen binnen een beheersbaar tijdsbestek mogelijk. Dit bespaarde veel tijd bij het ontwikkelen van de modellen voor componenten op ware grootte. 

In het geval van de echte injector was de frequentie van de pulserende cavitatie te hoog om de motorprestaties te beïnvloeden. Het bewustzijn van het fenomeen dat door dit werk wordt geboden, zal het mogelijk maken dat eventuele nadelige effecten op toekomstige ontwerpniveaus worden vermeden.

Referenties
[1]C. Soteriou, M. Smith en R. Andrews, "Hydraulische cavitatie en verstuiving in dieselsprays met directe injectie", in IMechE C465/051/93, 1993.
[2]C. Soteriou, M. Smith en R. Andrews, "Dieselinjectie - laserlichtbladverlichting van de ontwikkeling van cavitatie in openingen", in IMechE C529/018/98, 1998.
[3]B. Befrui, P. Spiekermann, MA Shost en M.-C. Lai, "VoF-LES Studies of GDi Multi-Hole Nozzle Plume Primary Breakup and Comparison with Imaging Data", op de ILASS Europe Conference on Liquid Atomization and Spray Systems, Chania, Griekenland, 2013.
[4]RE Bensow, "Simulatie van de onstabiele cavitatie op de Delft Twist11-folie met behulp van RANS, DES en LES", tijdens het tweede internationale symposium over scheepspropulsors, Hamburg, Duitsland, 2011.
[5]C. Egerer, S. Hickel, S. Schmidt en N. Adams, "Analyse van turbulente cavitatiestroming in een microkanaal", op SHF Conference on Hydraulic Machines and Cavitation / Air in Water Pipes, Grenoble, Frankrijk, 2013.
[6]ML Shur, PR Spalart, MK Strelets en AK Travin, "Een hybride RANS-LES-aanpak met vertraagde DES en wandgemodelleerde LES-mogelijkheden", in International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] C. Arcoumanis, JM Nouri en RJ Andrews, "Toepassing van de brekingsindex die overeenkomt met de interne stroom van een dieselmondstuk", tijdens het 6e internationale symposium over toepassingen van lasertechnieken op vloeistofmechanica, 1992. [8] D. Bush, CCESoteriou , M. Winterbourn en C Daveau, "Onderzoek naar hydraulische besturingscomponenten in hoogwaardige injectoren" in Brandstofsystemen voor IC-motoren, IMechE 2015.