Dieselpolttoaineen ruiskutussuutin 456-3493 Caterpillar C9.3 CAT kuorma-auton moottorin varaosille

Dynaaminen kavitaatio tehokkaan dieselsuuttimen sisällä – kokeellinen ja CFD-tutkimus (osa 1)

Abstrakti.

Simuloinnin ja erityisten kokeellisten tekniikoiden yhdistelmää on käytetty korkean suorituskyvyn dieselsuuttimen sisällä olevan ohjauslaitteen transienttivirtaus- ja kavitaatioilmiöiden tutkimiseen. Dynaaminen kavitaatiokäyttäytyminen tallennettiin suuressa mittakaavassa läpinäkyvällä mallilla, jota käytettiin sitten kehittyneen turbulenssi-CFD-mallin kehittämiseen ja validointiin Large Eddy Simulationilla. Näitä tekniikoita käytetään Delphissä saadakseen tietoa ja optimoimaan ruiskutussuuttimen suorituskykyä todellisessa koossa.

1 Johdanto

Dieselsuutin on epäilemättä tärkein elementti huippuluokan moottorin suorituskyvyn saavuttamisessa alhaisilla päästöillä. Tästä seuraa, että korkean suorituskyvyn moottoreiden suuttimia on ohjattava tarkasti. Tämän seurauksena hydrauliset ohjausventtiilit ja -aukot on suunniteltava ja valmistettava erittäin tarkasti, ja niiden peruskäyttäytymisen ymmärtäminen auttaa merkittävästi optimointi- ja hienosäätöprosessissa. Delphi käyttää simulaation ja erityisten kokeellisten tekniikoiden yhdistelmää näiden laitteiden virtausominaisuuksien tutkimiseen.

Kuten kaikki uudet suuttimet, Delphin kehitteillä oleva High Performance Diesel Injector -suutin on ollut monien simulaatioiden kohteena. Tämän artikkelin kannalta erityisen kiinnostavia ovat hydraulisten ohjaustoimintojen CFD-tutkimukset.

Virtauskavitaatio on tuttu aihe dieselin ruiskutuslaitteissa; aiemmat kokeelliset kokemukset osoittivat, että alan standardi Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) -mallinnus ei kyennyt antamaan tarkkoja tuloksia dynaamisesta kavitaatiokäyttäytymisestä. Näin ollen CFD-työn lisäksi otettiin käyttöön suuren mittakaavan mallit (LSM) hydraulisten ohjaustoimintojen eri osista. Ohjausventtiilien ja -aukkojen läpinäkyvien mallien käyttö huomattavasti kasvaneessa mittakaavassa mahdollistaa kehittyneen ymmärryksen hydraulisesta suorituskyvystä [1], joka ei ole helposti saavutettavissa muilla tekniikoilla. Hydraulinen suorituskyky on riittävän riippumaton kaikissa asteikoissa ollakseen hyödyllinen kehitystyökaluna [2].