PowerPoint プレゼンテーション

Size: px

Start display at page:

Download "PowerPoint プレゼンテーション"

ゆりかかがんじ
4 years ago
Views:

1 STAR Japanese Conference 216 ( ) エンジンスプレーの分裂モデルの最適化 Optimization of Breakup Model in Engine Sprays 同志社大学エネルギー変換研究センター理工学部機械系工学科噴霧燃焼工学研究室千田二郎松村恵理子 1. 当研究室でのモデリング研究の概要 2. CD-adapco 様との連携 3. ディーゼル噴霧の新たな微粒化モデルの提案 4. ガソリン噴霧の新たな微粒化モデルの提案 1. ディーゼル噴霧解析の取り組み *SMAC- 壁面衝突液滴解析 (1981), 振動圧力場のキャビ気泡解析 (1983) 1 キャビテーション気泡群を考慮したディーゼル燃料噴射系解析 (199; 千田 ) 2 噴霧 - 壁面干渉モデル (1993~; 千田 ) 2 3 減圧沸騰噴霧モデル ( 次元 )(1993; 千田 ) 4 4 多成分燃料の気液平衡推算モデル ( 次元 ) 6 (1993~; 柴田千田 ) 8 5. 修正 TAB 分裂モデル (1996 ; 段千田 ) 1 6 離散渦法を併用した噴霧解析 (1996 ; 段千田 ) 2 7 多成分燃料蒸発モデル ( 多次元 )(2 ~; 川野千田 ) 4 8 壁面衝突モデルー多成分燃料対応 6 8 (21; 千田 ) と統合モデル (22; 松田千田 ) 1 9 化学反応動力学 (CHEMKIN) 適用すす生成モデル 2 (22~; 北村千田 ) 4 1 Chem-KIVA(23~; 伊藤千田 ) 6 11 減圧沸騰噴霧モデル ( 多次元 )(24~)( 川野千田 ) 8 LIF 12 Large Eddy Simulation(LES) 1 (25~; 堀千田現在 = 分裂モデル ; 北口藤井千田 ) 13 ノズル内キャビテーションモデル (26~; 和田千田現在 ; 松本千田松村 ) 14 現象論的 1 次元多成分噴霧モデル (MBC 適用 )(211~; 松本千田 ) Axial distance from nozzle tip [mm] C5 Calculation C13 多成分蒸発噴霧解析 Senda(Iclass-23) 1

2 2. 株式会社 CD-adapco 様との連携 1.STAR Japanese Conference での講演 * 壁面に衝突する燃料噴霧のモデリング - 千田 * 減圧沸騰噴霧の特性とモデリング - 松村 * 多成分燃料噴霧の蒸発過程のモデル解析 - 千田 2.Star-CD への同志社大学モデル実装の取組み *213.5~ 壁面衝突モデルを実装 * 現在減圧沸騰噴霧モデルの適用を実施中 * 今後多成分燃料の蒸発モデル噴霧微粒化ハイブリッドモテルおよびキャビテーションモデルの適用を検討予定 3. モデル組込みの連携 *214.7~ 直噴ガソリン機関用マルチホールノズルの噴霧解析 *215.1~ 液膜噴霧の分裂過程に LISA モデルを適用 (AICE) 3. ディーゼル噴霧の新たな微粒化モデルの提案 3-1. 噴霧の分裂微粒化モデル 3-2. 改良 TAB(MTAB) モデル 3-3.WAVE-MTAB ハイブリッドモデルによるディーゼル噴霧の解析例 2

分裂形態についての文献調査 < We < 11 Vibration breakup 11 < We < 35 Bag breakup 35 < We < 8 Multimode breakup 8 < We < 35

Sojka, Droplet Deformation and Breakup, Handbook of Atomization and Sprays, Chapter 6, pp145-156,(211).

Catastrophic breakup G.M.Faeth, L.-P.Hsiang, P.-K.

3 分裂形態についての文献調査 < We < 11 Vibration breakup 11 < We < 35 Bag breakup 35 < We < 8 Multimode breakup 8 < We < 35 Sheet-thinning breakup We > 35 Catastrophic breakup D.R.Guildenbecher,C.López-Rivera, P.E.Sojka, Droplet Deformation and Breakup, Handbook of Atomization and Sprays, Chapter 6, pp ,(211). < We < 12 Vibration breakup 12 < We < 2 Bag breakup 2 < We < 8 Multimode breakup 8 < We < 8 Stripping breakup We > 8 Catastrophic breakup G.M.Faeth, L.-P.Hsiang, P.-K. Wu, Structure and breakup properties of sprays, International Journal of Multiphase Flow vol.21, (1995),pp (C.A.Chryssakis,D.N.Assanis,and F.X.Tanner, Atomization Models, Handbook of Atomization and Sprays, Chapter 9, pp ,(211).) 3

モデルと RT モデルのハイブリッドモデルのとき RT model に切り替え KH model RT model RT : 最速で成長するRT 波の波長 D : 分裂前の液滴径 C 3 : 実験定数

4 Breakup model (KH-RT model ) KH model 液滴表面に働く周囲気体との速度差に起因する Kelvin-Helmholtz の不安定性による分裂現象をモデル化 RT model 液相と気相との密度差に起因する Rayleigh- Taylor の不安定性による分裂現象をモデル化 KH-RT model STAR-CD では粒径の大きさで切り換え DC 3 RT KH モデルと RT モデルのハイブリッドモデルのとき RT model に切り替え KH model RT model RT : 最速で成長するRT 波の波長 D : 分裂前の液滴径 C 3 : 実験定数 3. ディーゼル噴霧の新たな微粒化モデルの提案 3-1. 噴霧の分裂微粒化モデル 3-2. 改良 TAB(MTAB) モデル 3-3.WAVE-MTAB ハイブリッドモデルによるディーゼル噴霧の解析例 4

5 Breakup model(mtab model) TAB model x 液滴の振動による分裂をバネ振動系に置き換えて誘導した相似則に基づく分裂現象をモデル化 r y r32 3 k d 8K 6K 5 r dr 1 y 2 12 Ur m Ref. P.J.O Roke, A.Amsde, SAE Paper, 87289, 1987 MTAB (Modified Taylor Analogy Breakup) model 分裂後のザウタ平均粒径を基準にカイ二乗分布の確率密度関数を与える実験定数 K および自由度 φ の値によって決まるディーゼル噴霧において粒径を過小評価 K=1/3, f =2 K=8/9, f =6 低圧噴霧へ適用するため抜山棚沢らの分布関数を用いる F x c Doshisha University Energy Conversion Research Center & Spray and Combustion Science 2 Laboratory (dw/w)=(dc 2 ) K=1.35, f =12 r32 : 分裂後のザウタ平均粒径 r : 分裂前の液滴径 y : 液滴変形速度 f=2 (Original model) f=4 f=6 ( ディーゼル噴霧への最適化 / 千田 ) f=1 f=12( 抜山棚沢らの粒径分布 ) 2 ρd : 液滴の密度 K : 実験定数 σ : 表面張力 Ref. J.Senda,T.Dan,S.Takagishi,T.Kaanda, H,Fujimoto,Proceeding of ICLASS,1997 5

6 6

7 ハイブリット手法分裂モデルの改良旧ハイブリッド分裂モデル- 分裂長さ基準 (WAVE-MTABモデル ) 分裂長さ以下 WAVEモデル分裂長さ以上 MTABモデル分裂長さはLevich 理論により定義 L C d C 5 b f L, a L WAVE MTAB 分裂長さ実験定数 B =.61 B 1 =5. C RT =.1 C =1. v1 v2 TABモデル分裂後の半径方向への速度 m1 m2 付加 v Cv 1 実験との比較 CvCbrp y C.5 分裂後の左右の液滴質量が等しい b 3 3 rp rc 分裂後の液滴質量を考慮 Cb 3 rp 旧ハイブリッド分裂モデル -We(l) 基準 (WAVE-MTAB モデル ) ハイブリット手法噴霧の分裂長さはLevich 理論により定義 f Lb CLd 改良前分裂長さ以下 a ウェーバー数 45 以上 KHモデル液滴のウェーバー数は以下の式により定義分裂長さ以上 2 MTABモデル aud r p ウェーバー数 45 以下 We 改良後抗力係数 MTABモデルでは液滴の歪み度を考慮したLiuらの式を適用 y Cd = Cd, sphere ( y) 分裂後の液滴の半径方向への速度付加 (MTABモデル) Cv 1 v 実験との比較 CvCbrp y C.5 分裂後の左右の液滴質量が等しい b 分裂後の液滴粒径 : カイ二乗分布により決定 v1 v2 3 3 分裂前の液滴質量の半分にならない rp rc Cb m1 m2 3 分裂後の液滴質量を考慮する必要あり r Doshisha University Energy Conversion Research Center & Spray p and Combustion Science Laboratory 7

8 3. ディーゼル噴霧の新たな微粒化モデルの提案 3-1. 噴霧の分裂微粒化モデル 3-2. 改良 TAB(MTAB) モデル 3-3.WAVE-MTAB ハイブリッドモデルによるディーゼル噴霧の解析例 *Weber 数と粒径分布 * 他の分裂モデルとの比較 * 蒸発噴霧の計算精度の検証速度差による不安定性に起因した分裂をモデル化したWAVEモデル WAVE-MTAB モデル本研究室で開発したWAVE-MTAB モデル本研究室では分裂現象に対応するWAVE-MTAB モデルを開発してきた一次分裂二次分裂外力による液滴の変形に起因した分裂をモデル化した MTAB モデル液滴の分裂の整理に用いられる無次元数である Weber 数により切り替える従来までの WAVE-MTAB モデルの切り替えに使用した Weber 数一次分裂二次分裂高 Weber 数領域低 Weber 数領域ディーゼル噴霧における Weber 数について Ud Wel We g 2 d r p Ud 2 g r p We l : ウェーバー数 ρ d : 液滴の密度 U r : 液滴と気相の相対速度 We g : ウェーバー数 ρ g : 周囲気体の密度 U r : 液滴と気相の相対速度 d p : 液滴の直径 σ: 表面張力 d p : 液滴の直径 σ: 表面張力周囲気体の密度を使用した Weber 数を用いることが最適 WAVE-MTAB モデルにおける最適な切り替え手法の提案 8

9 Probability of MTAB model [%] WAVE-MTAB モデルの概念図 Non breakup MTAB or WAVE model (Linear probability) MTAB model WAVE model Non breakup Bag breakup Multi mode Stripping breakup 1 MTAB model is used in a probability of 1% WAVE model is used in a probability of 1% Weber number [-] 8 Weber 数と粒径分布による検証のための非蒸発噴霧の計算条件同志社において過去に行われた非蒸発噴霧実験の条件 Nozzle hole diameter d n [mm].2 Injection pressure P inj [MPa] 99 Injection duration [ms] 1.3 t inj Test fuel C13H28 Injection fuel amount [mg] 12. Fuel temperature T f [K] 3 Ambient gas N 2 Ambient pressure P a [MPa] 1.5 Ambient density [kg/m 3 ] 17.3 Ambient temperature T a [K] 3 m f ρ a 9

PDF(Probability Density Function) [-] Distance from nozzle orifice [mm Spray tip penetration [mm] 34 32 3 28 1 32噴射初期に投入されたパーセルの 3 Weber 数の時間変化とノズルからの距離 26 24 26 34 24 22 parcel 24 number 1 parcel

10 PDF(Probability Density Function) [-] Distance from nozzle orifice [mm Spray tip penetration [mm] 噴射初期に投入されたパーセルの 3 Weber 数の時間変化とノズルからの距離 parcel 24 number 1 parcel number 6 parcel number 1 parcel number 6 Parcel Number B =.61 parcel number 2 parcel number 7 32 Parcel parcel Number number 2 parcel number parcel 22 number 3 1 parcel number 6 8 parcel 1 number 36 parcel number 8 parcel number 4 2 parcel number 7 9 parcel B 1 = number 47 parcel number 9 2 parcel 2 number 5 parcel number 1 parcel number 5 parcel number Time after start of injection [ms] Time after start of injection [ms] Time after start of injection [ms] Time after start of injection [ms] 1 (a)temporal change in weber number (b)temporal change in parcel distance from nozzle MTABモデルが使用されるWeber 数以下になるのは噴射開始後.18ms 頃噴射開始後.18msのときのパーセルのノズルから噴霧軸方向の距離は25mm 付近分裂長さは2mm 付近 Weber number [-] Distance from nozzle orifice [mm Distance from nozzle orifice [mm] 分裂長さより 5mm 程度パーセルが移動してから分裂モデルが切り替わる物理現象とモデルの切り替えが定性的一致する Time after start of injection [ms] t/t inj =2 における噴霧全体の粒径分布と自由度 12 の χ 2 分布抜山棚沢の分布関数 dn Ax exp( Bx ) dx n n : 粒数 x : 粒径 A, B,, : 定数自由度 Φのχ 2 分布 2( 4) f ディーゼル噴霧の粒径は α=2,β=1で整理できる f 12 f :χ 2 分布の自由度 (MTAB モデルにおいて分裂後の液滴径の決定に用いられる ) Chi-square distribution (Φ=12) WAVE-MTAB model B =.61 B 1 =2 Droplet diameter [μm] 1

11 他の分裂モデルとの比較を行うための非蒸発噴霧の計算条件 Nozzle hole diameter d n [mm].2 Injection pressure P inj [MPa] 55,77,99 Injection duration t inj [ms] 1.77,1.42,1.3 Test fuel C13H28 Injection fuel amount m f [mg] 12. Fuel temperature T f [K] 3 Ambient gas N 2 Ambient pressure P a [MPa] 1.5 Ambient density ρ a [kg/m 3 ] 17.3 Ambient temperature T a [K] 3 Breakup model WAVE-MTAB model (We g ) Pre-WAVE-MTAB model (We l ) KH-RT model Pre-WAVE-MTAB model (Wel) は液滴の密度を考慮したWe 数を用い,We 数 45を境界として切り替えを行う. ~ 非蒸発噴霧 ~ 噴霧画像 ( 噴射終了時 ) B =.61 B 1 =25 Exp. KH-RT model Pre-WAVE-MTAB model (We l ) WAVE-MTAB model (We g ) 11

Droplet diameter [μm] PDF(Probability Density Function) [-] Droplet diameter [μm] Droplet diameter [μm] Spray tip penetration [mm] Spray tip penetration [mm] Spray tip penetration [mm] ~ 非蒸発噴霧 ~

) 6 P inj =77MPa (Exp.) P inj =55MPa (Exp.) 4 P inj =99MPa (LES) 2 P inj =77MPa (LES) P inj =55MPa (LES) WAVE-MTAB (We g ).5 1. 1.5 2.

12 Droplet diameter [μm] PDF(Probability Density Function) [-] Droplet diameter [μm] Droplet diameter [μm] Spray tip penetration [mm] Spray tip penetration [mm] Spray tip penetration [mm] ~ 非蒸発噴霧 ~ 噴霧先端到達距離 B =.61 B 1 = KH-RT Time after start of injection [ms] 2 Pre-WAVE-MTAB (We l ) Time after start of injection [ms] 8 P inj =99MPa (Exp.) 6 P inj =77MPa (Exp.) P inj =55MPa (Exp.) 4 P inj =99MPa (LES) 2 P inj =77MPa (LES) P inj =55MPa (LES) WAVE-MTAB (We g ) Time after start of injection [ms] ~ 非蒸発噴霧 ~ 粒径の噴霧軸方向分布 2 15 KH-RT model 2 15 Pre-WAVE-MTAB model (We l ) B =.61 B 1 = Distance from nozzle [mm] 2 WAVE-MTAB model (We g ) Distance from nozzle [mm] t / t inj = 1 WAVE-MTAB model Pre-WAVE-MTAB model KH-RT model Distance from nozzle [mm] Droplet diameter [μm]

Distance from nozzle orifice [mm] Spray tip penetration [mm] Nozzle hole diameter d n [mm].9 Injection pressure P inj [MPa] 15 Injection duration t inj [ms] 1.

8 Ambient temperature T a [K] 9 Breakup model 蒸発噴霧の計算条件 (ECN(Sandia) の SprayA) http://www.sandia.gov/ecn/cvdata/targetcondition/spraya.php C12H26 N2(89.71%), CO2(6.52%), H2O(3.

Schramm, Comparison of Diesel Spray in Different High- Temperature, High-Pressure Facilities SAE 21 Powertrains Fuels & Lubricants Meeting, 21-1-216, (21).

13 Distance from nozzle orifice [mm] Spray tip penetration [mm] Nozzle hole diameter d n [mm].9 Injection pressure P inj [MPa] 15 Injection duration t inj [ms] 1.5 Test fuel Injection fuel amount m f [mg] 3.46 Fuel temperature T f [K] 363 Ambient gas Ambient pressure P a [MPa] 6.5 Ambient density ρ a [kg/m 3 ] 22.8 Ambient temperature T a [K] 9 Breakup model 蒸発噴霧の計算条件 (ECN(Sandia) の SprayA) C12H26 N2(89.71%), CO2(6.52%), H2O(3.77%) WAVE-MTAB model (Weg) KH-RT model *L.M. Pickett, C. L. genzale, G. Bruneaux, L. M. Malbec, L. Hermant, C. Chirisriansen, J. Schramm, Comparison of Diesel Spray in Different High- Temperature, High-Pressure Facilities SAE 21 Powertrains Fuels & Lubricants Meeting, , (21). 計算結果の検証シャドウグラフと密度勾配の計算結果 Exp. WAVE-MTAB model KH-RT model Exp. WAVE-MTAB model Vapor length Liquid length B =.61 B 1 =1 KH-RT model Time after start of injection [ms] 液相長さは噴霧内の液相量の 9% となる位置とノズルとの噴霧軸方向の距離として定義蒸気相長さは燃料の体積分率が.1% の等値面を噴霧外縁とし, ノズルから噴霧軸方向に最も離れた位置とノズルとの距離と定義参照 URL: 13

14 噴霧画像 ( 噴射終了時 ) B =.61 B 1 =1 Similarity ratio r = 1 Similarity ratio r =.8 4. ガソリン噴霧の新たな微粒化モデルの提案 4-1. 直噴ガソリンエンジン用マルチホールノズルの噴霧解析 < KH-RT Wave Model と MTAB Model > 4-2. 直噴用スワールノズルの噴霧解析 < LISA Model MTAB ハイブリッドモデルの適用 > 14

1mm 実験条件 (KH-RT,MTAB model) Test fuel Ambient gas Ambient temperature T amb [MPa] Ambient pressure P amb [MPa] Ambient density ρ amb [kg/m 3 ] Injection pressure P inj [MPa] Injection duration t inj

15 1mm 実験条件 (KH-RT,MTAB model) Test fuel Ambient gas Ambient temperature T amb [MPa] Ambient pressure P amb [MPa] Ambient density ρ amb [kg/m 3 ] Injection pressure P inj [MPa] Injection duration t inj [ms] Injection fuel amount m f [mg] Nozzle type iso-octane CO 2 Room temperature.1,.4,.8 1.8, 7.1, hole nozzle Nozzle diameter d n [mm].18 Photograph timing t/t inj [ - ] 1. CFD code Turbulent model Solution Algorithm Atomization model Spray model Droplet Breakup model Collision model 計算格子 ( 円筒座標系 ) サイズ : 直径 12mm 高さ1mm 格子数 : 万メッシュ解析条件 STAR-CD ver.4.2 injector RNG k-ε model PISO Blobs model DDM(Discrete Droplet Method) Rigid sphere KH-RT model, MTAB model W/O Z 12mm Nozzle hole positions X Y 15

Spray tip penetration [mm] Axial distance

超高解像度カメラ系 ) P inj =15MPa,T amb =298K,t/t

8-1µm 1-2µm 2-3µm 3µm- 噴霧先端到達距離の比較 1 8 6

16 Spray tip penetration [mm] Axial distance from nozzle outlet Z [mm] 撮影結果 ( 超高解像度カメラ系 ) P inj =15MPa,T amb =298K,t/t inj =1. Radial distance from nozzle tip R [mm] P amb =.1MPa ρ amb =1.8kg/m 3 P amb =.4MPa ρ amb =7.1kg/m 3 P amb =.8MPa ρ amb =14.2kg/m 3 Droplet diameter: 9.8-1µm 1-2µm 2-3µm 3µm- 噴霧先端到達距離の比較 MTAB KH-RT Exp Time after start of injection [ms] P inj =15MPa P amb =.1MPa ρ amb =1.8kg/m 3 T amb =298.15K 16

Droplet number frequency [-] 粒数頻度分布 ( 実験結果と解析結果の比較 ).4.3.2.1 (a)1mm.4.3.2.1 (b)2mm.4.3.2.1 (c)3mm MTAB KH-RT Exp...4.3.2.1. 1 2 3 4 5 (d)4mm 1 2 3 4 5.

15K P amb =.1MPa ρ amb =1.8kg/m 3 P inj =15MPa KH-RT は 5μm 付近において粒径のピークがあるが, MTAB においては 1μm 付近に粒径のピークがある.

17 Droplet number frequency [-] 粒数頻度分布 ( 実験結果と解析結果の比較 ) (a)1mm (b)2mm (c)3mm MTAB KH-RT Exp (d)4mm (e)5mm Droplet diameter D [μm] (f)6mm T amb =298.15K P amb =.1MPa ρ amb =1.8kg/m 3 P inj =15MPa KH-RT は 5μm 付近において粒径のピークがあるが, MTAB においては 1μm 付近に粒径のピークがある. KH-RT はディーゼル噴霧のような高圧噴霧を想定 : 平均粒径 MATB は分裂後の分布関数をガソリン噴霧想定に変更 ; 平均粒径がおおよそ一致各モデルの噴霧画像における比較 17

15mm 4. ガソリン噴霧の新たな微粒化モデルの提案 4-1. 直噴ガソリンエンジン用マルチホールノズルの噴霧解析 < KH-RT Wave Model と MTAB Model > 4-2. 直噴用スワールノズルの噴霧解析 < LISA Model MTAB ハイブリッドモデルの適用 > 雰囲気条件 Ambient temperature Tamb [K] Room temp.

18 15mm 4. ガソリン噴霧の新たな微粒化モデルの提案 4-1. 直噴ガソリンエンジン用マルチホールノズルの噴霧解析 < KH-RT Wave Model と MTAB Model > 4-2. 直噴用スワールノズルの噴霧解析 < LISA Model MTAB ハイブリッドモデルの適用 > 雰囲気条件 Ambient temperature Tamb [K] Room temp. Ambient Pressure Pamb [kpa] Atmospheric pressure 噴射条件 Fuel スワール噴霧の実験条件および解析条件 Injection quantity Qinj [mg/st] 7.5,3 自由噴霧解析条件 injector C12H26 Fuel temperature Tf [K] Room temp. Injection pressure Pinj [MPa] 1,4 CFD code Turbulent model Solution Algorithm Atomization model Spray model Breakup model ノズル緒元 Nozzle type Nozzle diameter [mm] Nozzle hole STAR-CD ver.4.2 RNG k-ε model PISO LISA model MTAB model Collision and Coalescence W/O 2mm 計算格子数 ( 半径周方向軸方向 ): 15x15x2 計 45 万メッシュ / 1 9 Hollow corn- Swirl.5 DDM(Discrete Droplet Method) 18

1 Film Formation 液膜の生成過程を記述 LISA(Linearized Instability Sheet Atomization)model / 1 9 初期液膜厚さ m u ( d ) l より算出 δ h Lb m : 単位時間当たりの質量流量 u : ノズル軸流方向速度 d : ノズル直径 l : 燃料密度 hb 液膜進行速度 U U k V 2p l p : 噴射差圧

7, 2 d l cos 2p 2 LISA(Linearized Instability Sheet Atomization)model 液膜に生じる波の分散関係 2 2 w tanh( kh) w 4 f k tanh( kh) 2ikU 3 4 2 3 2 2 k 4 fk tanh( kh) 2 4 fk l tanh( lh) U k l w : 波の複素成長率 : 液膜表面張力係数

19 1 Film Formation 液膜の生成過程を記述 LISA(Linearized Instability Sheet Atomization)model / 1 9 初期液膜厚さ m u ( d ) l より算出 δ h Lb m : 単位時間当たりの質量流量 u : ノズル軸流方向速度 d : ノズル直径 l : 燃料密度 hb 液膜進行速度 U U k V 2p l p : 噴射差圧 k v およびノズル軸流方向速度 u : 流量係数 uucos : 噴霧角 θ 4m l kv max.7, 2 d l cos 2p 2 LISA(Linearized Instability Sheet Atomization)model 液膜に生じる波の分散関係 2 2 w tanh( kh) w 4 f k tanh( kh) 2ikU k 4 fk tanh( kh) 2 4 fk l tanh( lh) U k l w : 波の複素成長率 : 液膜表面張力係数 k : 波数 : 液膜動粘性 h : 液膜厚さ : 初期の振幅 f Film Breakup 液膜の不安定性により液膜から液糸に分裂する過程を記述 g l l k : 液膜と周囲ガスの密度比 b : 分裂後の振幅 2 w f / 1 9 ここで, 液膜表面波の支配方程式を満たす解およびは振動モードは 2 つ存在する. (a)sinuous Wave (b)dilational Wave 高速液膜流においては同じとみなせる (a) Sinuous wave (b) Dilational wave Sinuous Waveのみの振動を考える Ref. N.Dombrowski, PC.Hooper, Chemical Engineering Science, Vol.17(1962), pp

Axial distance from nozzle tip Z [mm] Frequency distribution of droplet number [ - ] 3

D Q 1 exp X X : 代表粒径 q : 分布形状を決定する実験定数. 2. 4. 6. 8. 1. 12. 14.

12.1.8.6.4.2 Default(q=.35) のロジンラムラーの分布関数 / 1 9 T fuel =T amb =room P inj =1[MPa] Q inj =7.

20 Axial distance from nozzle tip Z [mm] Frequency distribution of droplet number [ - ] 3 液滴の代表径 LISA(Linearized Instability Sheet Atomization)model 液糸から液滴に分裂する過程を記述算出したリガメント径から液滴の代表径を求める 1 6 d 1.88d 13Oh オーネゾルゲ数 : Oh f fdl D Atomization 液滴の粒径分布 L 算出した代表粒径に分布関数を与える Rosin-Rammler の分布関数 q D Q 1 exp X X : 代表粒径 q : 分布形状を決定する実験定数 D : 分布させる粒径 Droplet diameter D [µm] D : 粒数頻度代表粒径 X に d D を代入し, 初期の粒径分布を与える Default(q=.35) のロジンラムラーの分布関数 / 1 9 T fuel =T amb =room P inj =1[MPa] Q inj =7.5[mg] t inj =2.812[ms] 分裂モデル毎の噴霧画像比較 (Pinj=1MPa) / Exp. LISA-MTAB WAVE-MTAB KH-RT t/tinj=.5 t/tinj= Radial distance from nozzle tip R [mm] Droplet diameter [μm] 2

21 Spray tip of penetration [mm] Axial distance from nozzle tip Z [mm] 8 8 噴霧画像 (1MPa, LISA-MTAB model) Pinj=1MPa Qinj=3.mg Radial distance from nozzle tip R [mm] / 1 9 Exp. Exp. Cal. t/tinj=.25 t/tinj=.5 t/tinj=.75 t/tinj= Droplet diameter [μm] Pinj=1MPa tinj=2.812ms 分裂モデル毎の比較 ( 噴霧先端到達距離, 平均粒径 d1) Q inj =7.5mg Exp. LISA-MTAB WAVE-MTAB KHRT t/tinj [-].8 1. d1 [μm] Pinj=1MPa t/tinj=1. Q inj =7.5mg Distance from nozzle tip [mm] / 1 9 Exp. LISA-MTAB WAVE-MTAB KHRT 21

22 STAR Japanese Conference 216 ( ) ご清聴ありがとうございました

アジアにおけるさらなる技術交流を目指して

アジアにおけるさらなる技術交流を目指してクレムソン大学 CU-ICAR ( アメリカ ) 研修報告書次世代ディーゼルエンジンの噴霧先端到達距離予測モデルの改善工学研究科機械システム工学専攻山川裕貴 1. はじめに 2015 年 8 月 31 日から同年 9 月 28 日の間, アメリカのクレムソン大学 CU-ICAR において研究を行った. 以下にその報告内容を示す. 2. 共同研究テーマクレムソン大学 CU-ICAR( 国際自動車研究所