23825
حجم یک‌چهارم محفظه‌ی احتراق (m3)
6-10×53/6
3-3- جریان های چند فازی
در ورودی انژکتور پدیده‌ی کاویتاسیون اتفاق می‌افتد و جریان دو فازی می‌شود. برای همین لازم است جهت بررسی تاثیر کاویتاسیون بر اسپری، ابتدا بحث جریان‌های چند فازی مطرح شود. در بحث شبیه‌سازی عددی جریان‌های چند فازی دو روش مطرح است:
روش اویلر-اویلر
نرم افزار FIRE بر این مبنا کار می‌کند. این روش رایج‌ترین راه برای شبیه‌سازی جریان‌های چند فازی می‌باشد.
FIRE مدل های زیر را بر مبنای متد اویلر-اویلر ارائه می‌کند:
مدل همگن (Homogeneous (Equilibrium) Model)
مدل چند سیالی (Multifluid Model)
مدل حجم سیال (Volume-of-Fluid (VOF) Free-Surface Model)
در این پایان‌نامه برای شبیه‌سازی پدیده‌ی کاویتاسیون در نازل انژکتور از مدل Multifluid استفاده شده است.
روش اویلر-لاگرانژ
از این متد زمانی استفاده می‌شود که کسر حجمی فاز جداشونده کوچک (کمتر از ) باشد. تحت این شرایط، این روش معادلات کسر حجمی را برای فازهای پیوسته و جدا شونده به صورت مجزا حل می‌کند. به این ترتیب پروسه‌ی حل به میزان قابل توجهی ساده‌تر می‌شود. نرم افزار Fire برای شبیه‌سازی اسپری سوخت از روش اویلر-لاگرانژ استفاده می‌کند. درباره‌ی جزئیات شبیه‌سازی عددی اسپری در همین فصل بحثی آورده شده است.
3-4- شبیه‌سازی عددی اسپری
تشکیل اسپری سوخت در موتورهای دیزل، پدیده‌ای چند فازی است و برای شبیه‌سازی عددی آن لازم است معادلات بقا (جرم، مومنتوم و انرژی) برای فازهای مایع و گاز به صورت هم زمان حل گردند. در حال حاضر، تقریباً تمام روش‌هایی که برای مطالعه‌ی عددی اسپری مطرح هستند، بر پایه‌ی روشی آماری، که متد قطرات مجزا (DDM) نامیده می‌شود، بنا شده‌اند. در این روش، گروهی از ذرّات همسان را که با یکدیگر اثر متقابل ندارند، یک بسته می‌نامند. با این وصف، رفتار هر یک از ذراتِ یک بسته، نشانگر رفتار تمام بسته خواهد بود و می‌توان معادلات دیفرانسیلی مومنتوم، انتقال جرم و حرارت را برای هر بسته حل کرد. برای شبیه‌سازی عددی اسپری، گروهی از بسته‌ها، که ابتدا در خروجی نازل قرار دارند، به صورت مخلوطی از گاز و مایع به داخل محفظه‌ی احتراق تزریق می‌شوند. برای تعریف یک بسته از ذرات لازم است موقعیت، اندازه، سرعت، دما و تعداد ذرات بسته مشخص باشد.
همان‌طور که اشاره شد، شبیه‌سازی اسپری با تعیین مشخصات کلیدی بسته‌ها در زمان‌های مختلف صورت می‌گیرد. جهت تعیین این ویژگی‌ها –موقعیت، سرعت، اندازه و جرم– لازم است معادلات ذیل برای هر بسته از ذرات حل شوند (این نتایج برای تمام ذرات آن بسته مشترک خواهند بود). برای حل برخی از معادلات، چندین الگوریتم ارائه شده است. جهت رعایت اصل اختصار، فقط موارد به‌کار گرفته شده، تشریح می‌شوند.
مومنتوم
برای هر ذره، طبق رابطه‌‌‌ی (3- 1)، مجموع نیروهای وارده مساوی است با حاصل ضرب جرم آن در آهنگ تغییرات سرعت، (اندیس برای یک ذره است).
(3- 1)
اولین مسئله‌ای که باید مشخص شود، نیروهایی هستند که به ذره وارد می‌شوند. مهم‌ترین آن‌ها، نیروی درگ است که ناشی از اختلاف سرعت ذرات با محتویات محفظه‌ی احتراق می‌باشد. بنابرین می‌توان
رابطه‌ی (3- 2) را نوشت:
(3- 2)
اندیس جهت نمایش مولفه‌های یک کمیت برداری استفاده شده است. در این رابطه، تابع درگ بوده و به شکل رابطه‌ی (3- 3) تعریف می‌شود: