مدلسازی شکست اولیه جت مایع در انژکتور پاشش مستقیم بنزین (gdi) (تحت حمایت شرکت بهینه سازی مصرف سوخت)

امروزه موتورهای انژکتوری با سیستم پاشش مستقیم بنزین بطور گسترده ای در خودروهای نسل جدید بکار گرفته شده اند. معمولا در این انژکتورها سوخت بصورت اسپری مخروط توخالی و بهمراه جریان چرخشی هوای داخلی و خارجی، با فشار کمتری نسبت به انژکتورهای دیزل وارد محفظه احتراق می شود. در این طرح تلاش شده است تا روشهای بهبود فرایند شکست اولیه جت مایع که از اجزای مهم اتمیزاسیون سوخت می باشد بصورت آنالیز تحلیلی خطی و حل عددی تشریح گردد. شکست اولیه بعنوان مقدمه ای برای شکست ثانویه بوده و ویژگیهای لیگامنتها و قطرات اولیه در مدلسازی شکست اولیه جت مایع قابل محاسبه می باشند. اساس مدلسازی بر مبنای رشد اغتشاشات با دامنه نوسان کم در جت و نهایتا شکست اولیه در ماکزیمم نرخ رشد موج است. در روش تحلیلی خطی با نوشتن معادلات فاز مایع، گاز و شرایط مرزی، معادله توزیع بدون بعد نرخ رشد موج که بر ناپایداری لایه حلقوی مایع غیر لزج حاکم است بدست آمد. با حل عددی معادله نهایی در نرم افزار maple و با روش نیوتن رافسون این نتیجه حاصل شد که چرخش و سرعت چرخشی مایع و گاز اثر مستقیم روی نرخ رشد موج، طول شکست اولیه جت و قطر قطرات حاصله دارد. بهترین اسپری زمانی حاصل خواهد شد که چرخش گاز داخل هم جهت و گاز خارج در خلاف جهت مایع باشد. کوتاهترین طول شکست اولیه جت مایع زمانی ایجاد می شود که چرخش گاز داخل و خارج هم جهت چرخش مایع باشد. اثر تغییر چگالی گاز به مایع و ضخامت لایه مایع نیز بررسی شدند. در نهایت با بحث و اعتبارسنجی نتایج، پارامترهای بهبود فرایند اتمیزاسیون سوخت که حاصل آن کاهش مصرف سوخت ویژه و آلاینده های زیست محیطی می باشد ارائه شده است.