تاثیر هندسه نازل در افشانه های فشاربالا

امروزه نازل‎های تزریق با تعداد سوراخ‎های مختلف و فشار کاری بالا به دلیل مزایایی همچون کاهش آلاینده‎ها و بهینه‎سازی مصرف سوخت به طور گسترده در سیستم سوخت‎رسانی موتورهای دیزل مورد استفاده قرار می‎گیرند. به دلیل فشار تزریق بالا، وقوع کاویتاسیون در این نازل‎ها اجتناب ناپذیر است. حضور کاویتاسیون و اغتشاش در نازل‏های چند سوراخه دیزل تاثیر زیادی بر توسعه و فروپاشی افشانه دارد. با این حال، تاکنون مکانیزم جریان کاویتاسیونی داخل نازل و تاثیر آن بر مشخصه های افشانه به طور کامل شناخته نشده است. در این تحقیق، شبیه سازی عددی جامعی به منظور مطالعه جریان داخل نازل‎های چند سوراخه 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 شبیه‎سازی با مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی بررسی شده است. بعد از اطمینان یافتن از صحت مدل محاسباتی، مطالعه پارامتری بر جریان کاویتاسیونی درون نازل‎های چند سوراخه و فروپاشی افشانه حاصل از آن‎ها صورت گرفته است. پارامترهای بررسی شده عبارتند از، تعداد سوراخ‎های نازل، زاویه انحراف سوراخ‎های نازل، حرکت سوزن نازل و نوع سوخت. نتایج بدست آمده به وضوح تاثیر این پارامترها را بر جریان داخل نازل و فروپاشی افشانه نشان می‎دهد.