Laadukas Common Rail Diesel / PolttoainesuutinDLLA148P168

Suurinopeuksinen virtaussimulaatio polttoaineen ruiskutussuuttimissa (osa 6)

Pieni koko, suuri nopeus ja rajoitettu aikamittakaava tekevät käyttäytymisen kokeellisesta tutkimisesta erittäin vaikeaa. Kavitaatiomallinnus voi auttaa simuloimaan virtausta todellisen kokoisissa injektorisuuttimissa ja tutkimaan suuttimen sisäisiä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat virtaukseen suuttimen sisällä.

Kavitoituvien injektorisuuttimien simulaation rakentaminen alkaa perusoletuksista siitä, mikä ilmiö sisällytetään ja mitkä jätetään huomiotta [12]. Tähän mennessä ei ole päästy yksimielisyyteen siitä, onko hyväksyttävää olettaa, että pienet, nopeat kavitaatiosuuttimet ovat lämpö- tai inertiatasapainossa. Jos oletetaan, että suutin on lämpötasapainossa, oletettavasti kuplien kasvussa tai romahtamisessa ei ole merkittävää viivettä lämmönsiirron vuoksi. Lämmönsiirto on äärettömän nopeaa ja inertiavaikutukset rajoittavat vaiheen muutosta. Inertiatasapainon oletus tarkoittaa, että molemmilla vaiheilla on mitätön liukunopeus.

Vaihtoehtoisesti aliruudukon asteikolla voidaan myös harkita pienten kuplien mahdollisuuttakoko vastaa paineen muutoksiin. Tämä mielipiteiden moninaisuus johtaa erilaisiin mallinnusmenetelmiin. Kavitoituvien sumuttimen suuttimien simulaatiot vaativat poikkeuksetta yksinkertaistavia oletuksia. Näiden oletusten pitäisi olla riittäviä tekemään ongelmasta selvitettävissä aiheuttamatta virheitä, joita ei voida hyväksyä. Tämän työn tavoitteena on rakentaa kolmiulotteinen CFD-ratkaisin, joka simuloi virtausta pienessä, nopeassa kavitoivassa suuttimessa käyttämällä homogeenista tasapainomallia (HEM). Tässä työssä käytetty HEM laajentaa Schmidtin et ai. [1,2] moniulotteisessa ja rinnakkaisessa kehyksessä. Mallia on laajennettu simuloimaan puhtaan vaiheen epälineaarisia vaikutuksia virtauksessa ja numeerinen lähestymistapa eroaa Schmidtin et al.