Experimental and Numerical Analysis of Diesel Fuel Atomization Characteristics of a Piezo Injection System
L'analyse expérimentale et numérique des caractéristiques d'atomisation du carburant diesel dans un système de piézo-injection
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Graduate School of Hanyang University, Department of Mechanical Engineering, Hanyang University, 17 Haengdang-dong, Sungdong-gu, Seoul, 133-791 - Korea
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Department of Mechanical Engineering, Hanyang Univeristy, 17 Haengdang-dong, Sungdong-gu, Seoul, 133-791 - Korea
Corresponding authors: hksuh@hanyang.ac.kr cslee@hanyang.ac.kr
The purpose of this study was to determine the characteristics of the fuel spray, injected through a piezo injection system, and to compare the experimental and numerical results to that obtained using a solenoid injection system. In order to investigate the effect of a fuel injection system and spray angle on fuel spray performance such as fuel injection profile, evolution of fuel spray, and atomization characteristics, different nozzle-driven systems with the same nozzle specifications were used. For the numerical approaches, a modified nozzle flow model and a breakup model was applied to the simulation of spray atomization using the same calculated conditions as the experiments. It was found that the piezo injection system rapidly reaches the peak injection rate and had uniform injection profiles. The experimental and calculated spray tip penetration of both injection systems showed good agreement as the ambient pressure increased. The microscopic atomization characteristics of the high-pressure piezo injection system indicated that the outstanding injection performance of the piezo injector promoted droplet atomization.
Résumé
L'objectif de cette étude était de déterminer les caractéristiques d'une pulvérisation de carburant injecté par un système de piezo-injection, et de comparer les résultats expérimentaux et numériques avec ceux obtenus avec un système d'injection à solénoïde. Pour examiner l'effet d'un système d'injection de carburant et de l'angle de pulvérisation sur les performances de pulvérisation tels que le profil d'injection, l'évolution du jet et les caractéristiques d'atomisation, différents systèmes avec contrôle par la buse d'injection avec le même nez d'injection ont été utilisés. Pour l'approche numérique, un modèle modifié d'écoulement en tuyère et un modèle de désagrégation ont été appliqués à la simulation de l'atomisation de jet en utilisant les mêmes conditions dans le calcul que lors de l'expérimentation. On a trouvé que le système de piezo-injection atteint rapidement le taux maximum d'injection et a des profils d'injection uniformes. La pénétration du jet expérimentée et calculée des deux systèmes d'injection a montré des résultats similaires avec l'augmentation de la pression ambiante. Les caractéristiques de l'atomisation microscopique et les performances remarquables du système piezo-injection apportent une grande amélioration de la pulvérisation du jet.
© IFP, 2008