Injecteur de carburant Diesel 2488244 pour moteurs Scania DC09/DC13/DC16

Cavitation dynamique à l'intérieur d'un injecteur diesel haute performance – une enquête expérimentale et CFD (partie 4)

En résumé : 

L'imagerie à grande vitesse de la cavitation dans un orifice de contrôle a révélé un effet hydraulique pulsé non observé dans les études précédentes. Une grande cavitation vide s'est créée le long de la paroi de l'orifice et une fois la section conique atteinte, un remblayage s'est produit en amont le long de l'orifice. Lorsque le remblayage a atteint l'entrée de l'orifice, il y a eu une transition de structure d'écoulement, une grande cavitation vide s'est reformée et le processus a été répété.

La modélisation avancée de la turbulence dans les simulations CFD a produit des résultats beaucoup plus précis que les modèles standard par rapport aux résultats expérimentaux. 

Le CFD a fait correspondre la cavitation pulsée du grand vide le long de l'orifice et l'événement de remblayage. 

La fréquence de ce comportement sur les résultats CFD était également en accord avec celle de l'expérience. 

Le CFD a révélé que le débit était également pulsé, lié au comportement de cavitation décrit ci-dessus. Le fait que le Cd moyen dans le CFD concorde avec celui mesuré dans l'expérience donne l'assurance que la pulsation du débit du CFD était exacte. 

L'utilisation de LSM a permis le développement des modèles LES CFD dans un délai gérable. Cela a permis de gagner un temps considérable dans le développement des modèles pour les composants grandeur nature. 

Dans le cas du véritable injecteur, la fréquence de la cavitation pulsée était trop élevée pour influencer les performances du moteur. La prise de conscience du phénomène apportée par ces travaux permettra d'éviter tout effet potentiellement néfaste dans les niveaux de conception futurs.

Références
[1]C. Soteriou, M. Smith et R. Andrews, « Retournement hydraulique de cavitation et atomisation dans les pulvérisations diesel à injection directe », dans IMechE C465/051/93, 1993.
[2]C. Soteriou, M. Smith et R. Andrews, "Injection diesel - éclairage par feuille de lumière laser du développement de la cavitation dans les orifices", dans IMechE C529/018/98, 1998.
[3]B. Befrui, P. Spiekermann, MA Shost et M.-C. Lai, "Études VoF-LES sur la rupture primaire et la comparaison du panache de buse multi-trous GDi avec les données d'imagerie", lors de la conférence ILASS Europe sur les systèmes d'atomisation et de pulvérisation de liquides, La Canée, Grèce, 2013.
[4]RE Bensow, "Simulation de la cavitation instable sur la feuille Delft Twist11 à l'aide de RANS, DES et LES", dans le deuxième symposium international sur les propulseurs marins, Hambourg, Allemagne, 2011.
[5]C. Egerer, S. Hickel, S. Schmidt et N. Adams, "Analyse du flux turbulent cavitaire dans un micro-canal", dans la conférence SHF sur les machines hydrauliques et la cavitation/air dans les conduites d'eau, Grenoble, France, 2013.
[6]ML Shur, PR Spalart, MK Strelets et AK Travin, "Une approche hybride RANS-LES avec des capacités LES retardées et modélisées par mur", dans International Journal of Heat and Fluid Flow, 2008.
[7] C. Arcoumanis, JM Nouri et RJ Andrews, "Application of Refractive Index Matching to a Diesel Nozzle Internal Flow", dans le 6e Symposium international sur les applications des techniques laser à la mécanique des fluides, 1992. [8] D. Bush, CCESoteriou , M. Winterbourn et C Daveau, « Enquête sur les composants de commande hydraulique dans les injecteurs haute performance » dans Fuel Systems for IC Engines, IMechE 2015.