مطالعه عددی جریان داخلی نازل‎های کاویتاسیونی و بررسی تاثیر آن بر مشخصه‎های افشانه

به دلیل فشار تزریق بالا، وقوع کاویتاسیون در یک نازل تزریق دیزل اجتناب ناپذیر است. حضور کاویتاسیون و اغتشاش در یک نازل تزریق دیزل تاثیر زیادی بر توسعه و فروپاشی افشانه دارد. با این حال، مکانیزم جریان کاویتاسیونی نازل و تاثیر آن بر مشخصه های افشانه هنوز کاملا شناخته شده نیست. در این تحقیق، شبیه سازی عددی جامعی به منظور مطالعه جریان کاویتاسیونی داخل نازل و بررسی تاثیر آن بر مشخصه های افشانه انجام شده است. جریان کاویتاسیونی داخل نازل با استفاده از روش دوسیاله اویلری-اویلری شبیه سازی شده است. در این روش، سوخت مایع و بخار آن به صورت دو فاز پیوسته در نظر گرفته شده و معادلات حاکم برای هر فاز به صورت جداگانه حل شده است. توسعه و فروپاشی افشانه با استفاده از روش اویلری-لاگرانژی شبیه سازی شده است. از آنجائیکه تاثیر جریان داخلی بیشتر در ناحیه نزدیک نازل است، لذا برای ایجاد ارتباط بین جریان داخلی و خارجی از مدل فروپاشی اولیه کاملی استفاده گردیده که توانایی مشاهده همزمان اثرات کاویتاسیون، توربولانس و نیروهای آئرودینامیکی را بر فروپاشی افشانه دارد. اعتبار روش شبیه سازی با مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی بررسی شده است. بعد از اطمینان یافتن از صحت مدل محاسباتی، پارامترهای موثر بر جریان کاویتاسیونی نازل و فروپاشی افشانه بررسی شده است. این پارامترها عبارتند از فشار تزریق، فشار پایین دست، شعاع ورودی روزنه، همگرایی روزنه، طول آن و نوع سوخت. نتایج بدست آمده به وضوح تاثیر بالای مشخصه های هندسی نازل و پارامترهای دینامیکی را بر جریان داخل نازل و فروپاشی افشانه نشان می دهد.