مطالعه تجربي اثر نسبت فشار و چگالي بر فواره تزريق مستقيم گاز از افشانه چند سوراخ

Experimental investigation of the effect of pressure and density ratio on the gaseous spray of the group-hole nozzle

هدف از اين پژوهش مطالعه اثر نسبت فشار و نسبت چگالي گاز تزريق به گاز داخل محفظه، روي عمق نفوذ محوري و شعاعي و سرعت لبه فواره خروجي از افشانه هفت سوراخ است. در موتورهاي تزريق مستقيم گاز اشتعال جرقه اي، زمان شكل گيري بسيار كوتاه است. لذا تعيين دقيق خصوصيات فواره خروجي از افشانه در اين موتورها ضرورت دارد. براي اين منظور، عكسبرداري سريع با بزرگنمايي زياد در منطقه نزديك دماغه در بازه زماني صفر تا 0.8 ميلي ثانيه با استفاده از روش شيلرين به عنوان روش آشكارساز فواره گازي شكل استفاده شد. عكس هاي فواره با استفاده از روش پردازش تصوير نرم افزاري بر مبناي روش لبه يابي، با نوشتن برنامه اي نرم افزاري تحليل شدند. نتايج نشان دادند كه با توجه به منحني سرعت، شكل گيري فواره تزريق مستقيم گاز خروجي از افشانه چندسوراخ از سه مرحله اصلي نفوذ توده هاي تكي گاز، برخورد توده ها و نفوذ فواره اصلي، تشكيل شده است. تغيير چگالي گاز درون مخزن تاثيري روي زمان هاي رويداد نقاط حداقل و حداكثر سرعت ندارد. لاكن در نسبت فشار ثابت با افزايش چگالي گاز داخل محفظه (كاهش نسبت چگالي گاز تزريق به گاز داخل محفظه) عمق نفوذ محوري و سرعت لبه فواره كاهش و عمق نفوذ شعاعي (زاويه گسترش) فواره افزايش مي يابند.

The purpose of the present work is to investigate effects of the pressure ratio and the ratio of the injected gas density to the combustion chamber on its axial and radial penetration lengths and the tip velocity on a multi-hole gaseous injector. In direct injection gaseous fueled engines, very short times are available for the mixture preparation. Therefore, the exact determination of gaseous jet characteristics emanating from the injector is very important. For this objective, ultra high speed Schlieren imaging of the transient jet with high spatial and temporal resolutions were utilized. Jet images were analyzed by a digital image processing method based on the edge detection approach, using an in-house software. Results revealed that regarding to velocity curves, the formation of the multi-hole gaseous jet was comprised of three stages (including the emergence of individual plumes, merging and the penetration of the main spray). It was also found that changing the chamber gas density would not alter maximum and minimum times in velocity curves. Decreasing the density ratio of the injected gas into the chamber would decrease the axial penetration and the jet tip velocity and would increase the jet spreading angle.