Estudio de la influencia de la cavitación en el comportamiento del flujo interno en toberas de inyección diésel transparentes
DOI:
https://doi.org/10.64351/rdynamikos.Vol1.N2.art13Palabras clave:
Visualización, Cavitación, Toberas transparentes, Inyección diesel, Chorro cercanoResumen
En el motor diésel, uno de los temas que despertó interés en las últimas décadas es el sistema de inyección debido a los procesos de atomización y formación de la mezcla aire-combustible, los cuales repercuten en prestaciones y emisiones contaminantes del motor. Con el objetivo de disminuir la brecha científica en el conocimiento del flujo interno y del chorro a la salida del orificio se han llevado a cabo estudios, sin embargo, el estudio del flujo en el interior de las toberas de inyección muestra aún incertidumbre para la investigación. Se ha trabajado con un sistema de visualización con diferentes geometrías y secciones de orificio (planas o cilíndricas), obteniendo imágenes de resolución espacial, que caracteriza la influencia de la geometría en el flujo interno. Se analizó la influencia que tiene la geometría en el comportamiento del flujo interno, la formación y desarrollo de la cavitación al interior del orificio, así como su relación con el colapso del gasto másico. Se utilizaron diferentes toberas planas transparentes con dimensiones cercanas a las reales. Se ha observado que toberas con una sección de salida más grande son propensas a cavitar y cuáles con mayor longitud de orificio necesitan condiciones críticas para cavitar.
Referencias
Andriotis, A., & Gavaises, M. (2009). Influence of vortex flow and cavitation on near-nozzle Diesel spray dispersion angle. Atomization and Sprays, 19-3, 247-261. Obtenido de http://www.dl.begellhouse.com/journals/6a7c7e10642258cc,2eb1978e25960e38,72d1ecca50e47b34.html
Arai, M., Shimizu, M., & Hiroyasu, H. (1991). Similarity between the breakup lengths of a high speed liquid jet in atmospheric and pressurized conditions. In ICLASS-91, Gaithersburg, Maryland.
Badock, C., Wirth, R., & Tropea, C. (1999). The influence of hydro-grinding on cavitation inside a Diesel injection nozzle and primary break-up under unsteady pressure conditions. Proc. 15th ILASS-Europe 99, Toulouse, July 5-7.
Bae, C., & Kang, J. (2000). Diesel spray characteristics of a common rail VCO nozzle injector. Thiesel 2000, Valencia. Editorial de la UPV.
Bergwerk, W. (1959). Flow pattern in Diesel nozzle spray holes. Proc. Inst. Mech. Engrs, 173, n. 25.
Blessing, M., König, G., Krüger, C., Michels, U., & Schwarz, V. (2003). Analysis of flow and cavitation phenomena in Diesel injection nozzles and its effects on spray and mixture formation. SAE Paper 2003-01-1358.
Bode, J., Chaves, H., Hentschel, W., Kubitzek, A., Obermeier, F., Schindler, K., & Schneider, T. (1992). Fuel spray in Diesel engines. Part I: spray formation. ATA 92A065.
Chaves, H., & Schuhbauer, I. (2006). Cavitation in an asymmetric transparent real size VCO nozzle. Proceedings of Spray'06. Obtenido de http://www.raumfahrtantriebe.de/spray2006/files/spray06_chaves_final_paper.pdf
Chaves, H., Knapp, M., Kubitzek, A., & Obermeier. (1995). Experimental study of cavitation in the nozzle hole of Diesel injectors using transparent nozzles. SAE Paper 950290.
Collicott, S. H., & Li, H. (2006). True-scale, true-pressure internal flow visualization for Diesel injectors. SAE Paper 2006-01-0890.
De la Morena, J. (2011). Estudio de la influencia de las características del flujo interno en toberas sobre el proceso de inyección Diesel en campo próximo. Ph.D. dissertation, Universitat Politècnica de València.
Desantes, J. M., Salvador, F. J., López, J. J., & De la Morena, J. (2011). Study of mass and momentum transfer in Diesel sprays based on X-ray mass distribution measurements and on a theoretical derivation. Experiments in Fluids, 50, 233–246. Obtenido de http://link.springer.com/article/10.1007/s00348-010-0919-8
Gao, Y., Deng, J., Li, C., Dang, F., Liao, Z., Wu, Z., & Li, L. (2009). Experimental study of the spray characteristics of biodiesel based on inedible oil. Biotechnology Advances, 27, 616-624. Obtenido de http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975009000688
Gimeno, J. (2008). Desarrollo y aplicación de la medida de flujo de cantidad de movimiento de un chorro Diesel. Ph.D. dissertation, E.T.S. Ingenieros Industriales, Universitat Politècnica de València.
Hillamo, H., Sarjovaara, T., Kaario, O., Vuorinen, V., & Larmi, M. (2010). Diesel spray visualization and shockwaves. Atomization And Sprays, 20 (3), 177-189. Obtenido de http://www.dl.begellhouse.com/journals/6a7c7e10642258cc,4e45bd991615efe7,2ebac7b60dc70e11.html
Hiroyasu, H. (2000). Spray breakup mechanism from the hole-type nozzle and its applications. Atomization and Sprays, 10, 511-527. Obtenido de http://www.dl.begellhouse.com/journals/6a7c7e10642258cc,1a3008e01332192c,40dc16525a2ae269.html
Hiroyasu, H., Arai, M., & Shimizu, M. (1991). Break-up length of a liquid jet and internal flow in a nozzle. In ICLASS-91, Gaithersburg, Maryland, July.
Jeong, H., Lee, K., & Ikeda. (2007). Investigation of the spray characteristics for a secondary fuel injection nozzle using a digital image processing method. Measurement Science and Technology, 18, 1591. Obtenido de http://iopscience.iop.org/0957-0233/18/5/051
Kastengren, A. L., Zak, F. T., Powell, C. F., Manin, J., Pickett, L. M., Payri, R., & Bazyn, T. (2012). Engine Combustion Network (ECN): measurements of nozzle geometry and hydraulic behavior. Atomization and Sprays, 22, 1011–1052.
Kull, E., & Krüger, G. (2004). Correlation of spray symmetry with mass and momentum of multihole Diesel nozzles. THIESEL 2004 Conference on Thermo and Fluid-dynamic Processes in Diesel Engines, (págs. 7–10).
Lee, W. K., Fezzaa, K., & Wang, J. (2005). Metrology of steel micronozzles using x-ray propagation-based phase-enhanced microimaging. Applied Physics Letters, 87, 084105. Obtenido de http://apl.aip.org/resource/1/applab/v87/i8/p084105_s1
Linne, M., Paciaroni, M., Hall, T., & Parker, T. (2006). Ballistic imaging of the near field in a Diesel spray. Experiments in Fluids, 40, 836-846. Obtenido de http://link.springer.com/article/10.1007/s00348-006-0122-0
Macián, V., Bermudez, V., Payri, R., & Gimeno, J. (3 de 2003). New technique for determination of internal geometry of a Diesel nozzle with the use of silicone methodology. Experimental Techniques, 27, 39-43. Obtenido de http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1747-1567.2003.tb00107.x/abstract
Nurick, W. H. (1976). Orifice cavitation and its effects on spray mixing. Journal of Fluids Engineering, 98, 681-687.
Payri, F., Bermúdez, V., Payri, R., & Salvador, F. J. (2004). The influence of cavitation on the internal flow and the spray characteristics in Diesel injection nozzles. Fuel, 83, 419-431. doi:DOI: 10.1016/j.fuel.2003.09.010
Payri, R., Garcia, J. M., Salvador, F. J., & Gimeno, J. (2005). Using spray momentum flux measurements to understand the influence of Diesel nozzle geometry on spray characteristics. Fuel, 84, 551–561. doi:DOI: 10.1016/j.fuel.2004.10.009
Payri, R., Salvador, F. J., Gimeno, J., & De la Morena, J. (2009). Study of cavitation phenomena based on a technique for visualizing bubbles in a liquid pressurized chamber. International Journal of Heat and Fluid Flow, 30, 768-777. Obtenido de http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142727X09000678
Payri, R., Salvador, F. J., Gimeno, J., & la Morena, J. D. (2009). Effects of nozzle geometry on direct injection Diesel engine combustión process. Applied Thermal Engineering, 29, 2051–2060. doi:DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2008.10.009
Payri, R., Salvador, F. J., Gimeno, J., & Soare, V. (11 de 2005). Determination of diesel sprays characteristics in real engine in-cylinder air density and pressure conditions. Journal of Mechanical Science and Technology, 19, 2040–2052.
Roosen, P., Unruch, O., & Behmann, M. (1997). Investigation of cavitation phenomena inside fuel injector nozzles. Rapid Prototyping/Laser Applications in the Automotive Industries, 439–446.
Saliba, R., Baz, I., Champoussin, J. C., Lance, M., & Marié, J. L. (2004). Cavitation effect on the near nozzle spray development in high-pressure Diesel injection. Proceedings of 19th ILASS (Europe).
Salvador, F. J. (2003). Estudio teórico experimental de la influencia de la geometría de toberas de inyección Diesel sobre las características del flujo interno y del chorro. Ph.D. dissertation, E.T.S. Ingenieros Industriales. Universitat Politècnica de València, Valencia.
Salvador, J. (2007). Influencia de la cavitación sobre el desarrollo del chorro Diesel. Reverté.
Sato, K., & Saito, Y. (2002). Unstable cavitation behavior in a circular-cylindrical orifice flow. JSME International Journal Series B, 45, 638-645. doi:10.1299/jsmeb.45.638
Schmidt, D. P., & Corradini, M. L. (2001). The internal flow of Diesel fuel injector nozzles: a review. Int J Engine Research. JER 00201 ImechE, 2.
Soteriou, C., Andrews, R., & Smith, M (1995). Direct injection Diesel sprays and the effect of cavitation and hydraulic flipo n atomization. SAE Paper 950080.
Soteriou, C., Smith, M., & Andrews, R. (1998). Diesel injector laser light sheet illumination of the development of cavitation in orifices. Proc. ImechE C529/018/98.
Sou, A., Tomiyama, A., Hosokawa, S., Nigorikawa, S., & Maeda, T. (2006). Cavitation in a two-dimensional nozzle and liquid jet atomization. JSME International Journal Series B, 49, 1253-1259. Obtenido de https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmeb/49/4/49_4_1253/_article
Venegas, O. (2014). Estudio del fenómeno de la cavitación en la inyección Diesel mediante la visualización del flujo interno en orificios transparentes. Ph.D. dissertation, Universitat Politècnica de València.
Walther, J. (2002). Quantitative untersuchungen der innenströmung in kavitierenden Dieseleinspritzdüsen. Ph.D. dissertation, TU Darmstadt. Obtenido de http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/241/
Winklhofer, E., Kull, E., Kelz, E., & Morozov, A. (2001). Comprehensive hydraulic and flow field documentation in model throttle experiments under cavitation conditions. ILASS-Europe 2001, Zurich.
Yon, J. (2003). Jet Diesel haute pression en champ proche et lointain : Etude par imagerie. Ph.D. dissertation, UFR des Sciences de Rouen
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