Analysis of transient flows in gasoline direct injection systems
Analyse des écoulements transitoires dans les systèmes d'injection directe essence
Résumé
The aim of this work is to evaluate liquid flow rate oscillations effect on spray developement and air entrainment. An experimental method has been used to achieve instantaneous liquid flow rate measurements upstream the injector in the gasoline system (Laser Doppler Anemometry). Results are invalidated by both numerical approach (AMESim software) and experiments (EMI2 piston like flowmeter and comon rail pressure measurements), simulations providing injector outlet instantaneous flow rate (introduction rate). Air entrainment temporal analysis is achieved thanks to Fluorescent Particle Image Velocimetry because of dense two-phase flows optical constraints. Coupling between instantaneous liquid flow rate and air entrained is highlighted by monitoring air velocities close to the spray and considering spray velocity and granulometry.
L'objectif de cette étude est de déterminer l'effet des fluctuations de débit liquide instantané d'un injecteur sur l'entraînement d'air instationnaire d'un spray conique creux de type injection directe essence. Pour ce faire, nous utilisons plusi eurs outils, expérimentaux et numériques. Une méthode de mesure de débit liquide instantané, basée sur la modélisation physique des écoulements pulsés est utilisée. La mesure de la vitesse (Anémométrie Laser Doppler) de l'écoulement à l'axe de la conduite alimentant l'injecteur suffit pour reconstruire l'écoulement avant l'injecteur. Un logiciel de modélisation hydraulique et mécanique (AMESim) permet d'obtenir le débit liquide instantané en sortie de l'injecteur. La validation est réalisée grâce aux résultats de la méthode de reconstruction et à des mesures de pression de rampe d'injection. La Vélocimétrie par Images de Particules Fluorescentes (FPIV), adaptée aux milieux diphasiques denses, donne accès à l'écoulement d'air autour et à l'intérieur du spray cônique. Des mesures de vitesse d'air à proximité de la nappe diphasique permettent de déterminer l'entraînement d'air instationnaire du spray. En se basant sur des données de granulométrie et de vitesse du carburant en sortie de l'injecteur, l'analyse des échanges de quantité de mouvement des gouttes vers l'air permet enfin de proposer un modèle d'entraînement instationnaire fidèle aux mesures FPIV.
Mots clés
- Hollow cone dense spray Transient pipe flows Air entrainment modelling Laser Doppler Anemometry Fluorescent Particle Image Velocimetry Instantaneous liquid flow rate measurements AMESim
- Modélisation AMESim
- Mesure de débit liquide instantané
- Vélocimétrie par Images de Particules Fluorescentes
- Anémométrie Laser Doppler
- Modélisation de l'entraînement d'air
- Ecoulements instationnaires en conduite
- Spray dense conique creux
Domaines
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