Dieselmoottorin polttoainesuihkun kuva-analyysi mallikoelaitteistoissa

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
1998
Major/Subject
Polttomoottoritekniikka
Mcode
Kul-14
Degree programme
Language
fi
Pages
71
Series
Abstract
Kehitettäessä polttoaineen ruiskutusjärjestelmiä tarvitaan kokeellista tietoa polttoainesuihkusta. Koska varsinkin pienten moottorien polttoainesuihkuja on vaikeaa tutkia niiden pienuuden ja lyhyen keston vuoksi, on selvitetty voidaanko turvautua dimensioanalyysillä laadittuihin mallilakeihin. Tämän työn tavoite oli tutkia mallikokein skaalautuvatko polttoainesuihkun muoto ja pisarakoko mallilakien mukaisesti. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kuva-analyysiä. Mallikokeet tehtiin kylmäkokeina kahdella koelaitteistolla. Niillä luotiin kaksi mallia: suurmalli ja pienmalli. Ne mitoitettiin siten, että oleellisten pituusmittojen suhde oli 4. Kokeissa yhtäsuurina pidettyjä suureita olivat Reynoldsin luku, Ohnesorgen luku, dimensioton ruiskutusaika ja tiheyksien suhde. Suurmallin koelaitteiston ruiskutusjärjestelmä perustui Wärtsilä Vasa 46-dieselmoottorin ruiskutusjärjestelmään. Pienmallin koelaitteistolla mallitettiin Valmet 620 DS-dieselmoottoria. Polttoaine ruiskutettiin kuvattavaksi typellä N_2 täytettyyn kammioon. Suihkua valokuvattiin digitaalisella kameralla, jonka lyhyin valotusaika on 0,1 mikro s. Saavutettu resoluutio oli 3,5 mikro m. Suihkun muoto määritettiin mittaamalla suihkun tunkeuma ajan funktiona ja avautumiskulma. Ne skaalautuivat hyvin. Pisaroita kuvattiin suihkun leveimmältä kohdalta eri etäisyyksiltä keskilinjasta. Kuvista saatiin 2640 analyysiin soveltuvaa pisaraa. Pisaroiden tilavuusosuudet ja tilavuuden kertymä kokoluokittain skaalautuivat varsin selkeästi. Dimensioanalyysin perusteella mallien Sauter-keskihalkaisijoiden (SMD) suhteen olisi pitänyt olla yhtäsuuri kuin pituusmittojen suhde eli 4:1. Suihkun reunalla mitattu SMD oli suurmallissa 58 mikro m, ja pienmallissa 21 mikro m, ja niiden suhde 2,8:1. Mitatut pisarakokojakaumat eivät skaalautuneet tarkasti, koska suurta osaa pienimmistä pisaroita ei voitu havaita. Kun analyysin alarajaa nostettiin siten, että se oli pienmallissa 15 mikro m ja suurmallissa 60 mikro m, oli Sauter-keskihalkaisijoiden suhde 3,6:1. Mallikokeet ja kuva-analyysi onnistuivat, ja niillä saatiin varsin luotettavia tuloksia.
Description
Supervisor
Kleimola, Matti
Thesis advisor
Rantanen, Pekka
Keywords
Other note
Citation