Eulerian – Eulerian Large Eddy Simulations Applied to Non-Reactive Transient Diesel Sprays

Évaluation de la méthode Euler – Euler pour la simulation aux grandes échelles de sprays Diesel instationnaires non-réactifs

IFP Energies nouvelles, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison - France
e-mail: stephane.richardCifpen.fr

^⋆ Corresponding author

Abstract

The aim of this study is to perform and analyze LES (Large Eddy Simulations) simulations of transient Diesel sprays in a high-pressure and high-temperature vessel. In order to be representative of real Diesel injection strategies, two cases are investigated: the first one corresponds to a single injection, while a double injection is performed in the second case. For each case, numerous realizations are computed to retrieve average values and fluctuations of fuel concentration. A mesh refinement sensitivity analysis is conducted to assess the quality of the LES by comparing numerical fuel mass fraction profiles with experimental ones. This comparison is then extended to spray angles and vapor penetrations. The influence of injection boundary conditions such as injection rate profile and injection delay, on transient LES results is then evaluated. Finally, guidelines for simulating transient Diesel sprays in engines with LES are proposed.

Résumé

L’objectif de cette étude est de réaliser et d’analyser des simulations aux grandes échelles (LES, Large Eddy Simulations) de sprays Diesel instationnaires dans une cellule haute pression et haute température. Pour représenter les stratégies d’injection d’un moteur Diesel actuel, deux cas sont analysés : le premier est une mono-injection, et une double injection est ensuite simulée. Pour chaque configuration, plusieurs réalisations sont calculées pour obtenir les valeurs moyennes et les fluctuations de concentration en carburant. Une sensibilité au maillage est réalisée pour juger de la qualité du maillage en comparant les profils numériques de fraction massique de carburant aux profils expérimentaux. Cette comparaison est également étendue aux pénétrations vapeur et aux angles de sprays. Ensuite, l’influence sur les résultats numériques de la condition limite d’injection, du profil de taux d’introduction, ainsi que du retard à l’injection sont évalués. Pour finir, des recommandations pour les futures simulations LES de sprays instationnaires en moteur Diesel sont suggérées.