مطالعه عددي اثر محيط متخلخل بر ويژگي‌هاي فواره فشار قوي سوخت ديزل

Numerical Study of the Characteristics of High Pressure Diesel Spray In Interaction with Porous Media

در دهه اخير ابتكار استفاده از محيط متخلخل در موتورهاي احتراق داخلي جهت همگن كردن فرايند احتراق و كاهش سطح آلايندگي اين موتورها، ارائه شده است. هدف از اين پژوهش، بررسي مشخصه هاي كلان فواره سوخت ديزل در اثر برهم كنش با محيط متخلخل مي باشد. ميزان نفوذ فواره در دو حالت فواره آزاد و با حضور محيط متخلخل درون يك محفظه حجم ثابت و در فشارهاي مختلف محفظه، با روش عددي بدست آمده و با نتايج تجربي موجود در ادبيات فن مقايسه شده است. براي پيش بيني افت فشار فواره در محيط متخلخل، چهار معادله تجربي براي بدست آوردن ضرايب افت گرانروي و افت لختي مورد مقايسه قرار گرفتند و بر اساس نتايج تجربي عمق نفوذ فواره، دقيق ترين رابطه معرفي مي گردد. نتايج عددي بخوبي عمق نفوذ فواره را پس از گذر از محيط متخلخل پيش بيني مي كند. اگرچه اين رابطه­ ها براي سيال آب در جريان­هاي سرعت كند توسعه يافته بودند ولي نتايج نشان مي ­دهد كه اين روابط مي­ تواند در جريان­هاي سرعت تند نيز استفاده شود و دامنه كاربرد آنها گسترش يافته است.

The idea of using porous media in internal combustion engines is developed to achieve charge homogenization in recent decade. In this paper, the macroscopic characteristics of high pressure diesel spray has been studied in interaction with porous media. Spray penetration length has been obtained numerically in both free spray and porous media (PM) presence in a constant volume chamber under different ambient pressure conditions. Four empirical correlations in the literature has been compared to predict the spray pressure drop through the PM and obtained the viscous and inertia loss coefficients in the Forchheimer equation and then the most accurate correlation will be introduced based on the experimental results. The numerical results predict correctly the length of the spray penetration after passing through porous media. Although these correlations were developed for water in low Reynolds flows but the result indicates that the correlations can be used in high Reynolds streams and expanded scope of its applications.