مطالعه ی عددی فواره ی گاز برخوردی به یک صفحه ی تخت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

از آنجا که در موتورهای تزریق مستقیم گازسوز، در حالت احتراق همگن، شکل گیری مخلوط در اثر برخورد فواره با سطح پیستون متحرک انجام می شود، مطالعه شکل گیری مخلوط در اثر برخورد با دیواره متحرک اهمیت زیادی در توسعه اینگونه موتورها دارد. در تحقیق حاضر با استفاده از نرم افزار Ansys Fluent رفتار فواره ی گاز برخوردی با صفحه ی تخت در هوای اتمسفر شبیه سازی شده و با استفاده از نتایج تجربی موجود، نتایج شبیه سازی عددی انجام گرفته صحه گذاری گردید. در ادامه با توجه به شبیه سازی های انجام گرفته تأثیر پارامترهایی چون نسبت فشار، دور موتور و زمان شروع تزریق روی شکل گیری مخلوط سوخت و هوا در محفظه ی بسته و شرایطی مشابه کورس تراکم موتور ملی EF7 مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که مدل آشفتگی SST k-ω نسبت به مدل k-ε در پیش بینی عمق نفوذ گاز بعد از برخورد به دیواره به طور قابل توجهی بهتر عمل می کند. همچنین افزایش نسبت فشار باعث افزایش عمق نفوذ سوخت تزریق می شود، اما افزایش دور موتور برخلاف تزریق در محیط باز، در محیط بسته و کورس تراکم سبب کاهش عمق نفوذ گاز می شود. همچنین زمان انجام تزریق در یک موتور، بسته به شرایط دیگر از جمله دور موتور، فشار پاشش و مدت زمانی که پاشش صورت می گیرد می تواند سبب کاهش یا افزایش عمق نفوذ شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical Study of a Wall-Impinging jet on a Flat Plate

نویسندگان [English]

  • A. Nassiri Toosi 1
  • A. Heidary 1
  • A. HajiAliMohammadi 2
1 School of Automotive Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 Mechanical Engineering Department, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

In direct injection gaseous fueled engines and during their homogeneous combustion mode, mixture formation is controlled by impinging of fuel jet on piston crown, hence, study of impinging jets can improve development of this type of engines. In the present work, a numerical model for simulating helium impinging jet behavior, injecting in an open environment was conducted by using Ansys Fluent software and validated using existing experimental results. The validated numerical model then was used to study the effects of Pressure ratio, engine rpm and injection timing on methane-air mixture formation in EF7 direct injection engine. Results showed that SST k-ω turbulence model predicts the impinging jet penetration depth much better than k-ε model. Also jet tip penetration would increase with increasing the pressure ratio, but decreases with increasing engine rpm unlike the injection in atmospheric condition. Our study showed that the injection timing can affect the jet penetration, depending on the other engine conditions such as pressure ratio or engine rpm.
In direct injection gaseous fueled engines and during their homogeneous combustion mode, mixture formation is controlled by impinging of fuel jet on piston crown, hence, study of impinging jets can improve development of this type of engines. In the present work, a numerical model for simulating helium impinging jet behavior, injecting in an open environment was conducted by using Ansys Fluent software a

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nozzle
  • Jet
  • Penetration depth
  • Fuel injection

مراجع

[1] zhao, F., D. L. Harrigton and M. la, “Automative Spark-Ignited Direct Injection Gasoline Engines”, Warrendale:Society of Automobile Engineers Inc., USA, 2002.
[2] Chinto, F. and E. Tomita, “Numerical Calculation of a Transient Methane Gas Jet Discharging into Quiescent Atmosphere at Mach One”, Graduate School of Natural Science and Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 1991.
[3] Craft, T.J., L.J.W. Graham and B.E. Launder, “Impinging Jet Studies for Turbulence Model Assessment-II: An Examination of the Performance of Four Turbulence Models” Int. J. Heat and Mass Transfer, 36.10 (1993): 2685–2697.
[4] Cooper, D., D.C. Jackson, B.E. Launder and G.X.Liao, “Impinging Jet Studies for Turbulence Model Assessment-I.  Flow-Field Experiments”, Int. J. Heat and Mass Transfer, 36.10 (1993): 2675–2684.
[5] Baughn, J.W. and S. Shimizu, “Heat Transfer Measurements from a Surface with Uniform Heat flux and an Impinging Jet”, ASME J. Heat Transfer, 111(1989):1096–1098.
[6] Afroz, F. and M. Sharif, “Numerical Study of Heat Transfer from an Isothermally Heated Flat Surface Due to Turbulent Twin Oblique Confined Slot-Jet Impingement”,International Journal of Thermal Sciences, (2013).
[7] Johnson, N. and A. Amsden, “Three-Dimensional Computer Modeling of Hydrogen Injection and Combustion”, 95 SMC Simulation Multi-conference,Phoenix, Arizona, April 9–13, 1995.
[8] Hajialimohammadi, A., “Numerical and Experimental Study of Different Parameters on Fuel Direct Injection Fuel Jet Formation In The cold Chamber”, PHD Thesis,Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran,2013. (in persian)
[9] Ansys Fluent 14 theory guide, 2012.
[10] Hajialimohammadi, A., D. Honnery, A. Abdullah,M. Agha Mirsalim “Time resolved characteristics of gaseous jet injected by a group-hole nozzle”, Fuel, 113(2013): 497–505.
[11] Otsu, N., “ A Threshold Selection Method From Gray-Level Histograms” IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 9 (1979): 62-66.
[12] Ghojel, JI. and X-T. Tran, “Ignition Characteristics of Diesel-Water Emulsion Sprays In a Constant-Volums Vessel: Effect of Injection Pressure and Water Content”Energy Fuel, 24 (2010): 60-66.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 1
اردیبهشت 1396
صفحه 29-42

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار