Experimental and numerical investigation of coaxial pressure swirl injectors
Eş merkezli basınçlı girdap enjektörlerin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
- Tez No: 555691
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ÖZYÖRÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada sıvı-sıvı tipi eş merkezli basınçlı girdap enjektörler deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Temel enjektör geometrisi olarak, eş merkezli iki atomizörden oluşan RD-0110 motorunun enjektörü seçilmiştir. Bu enjektörü oluşturan iç atomizör oksitleyici sağlayan kapalı uçlu atomizer tipi iken, dış atomizör yakıt sağlayan açık uçlu atomizördür. Testler iki farklı girinti uzunluğunda ve farklı debilerde gerçekleştirilmiştir. Sprey açısı hızlı kamera yardımıyla ölçülmüştür. Spreyin, iki boyutlu hız profili ve Sauter ortalama çapları Faz Doppler parçacık analizcisi ile eş merkezli enjektör ve iç atomizör için elde edilmiştir. Ancak, Faz Doppler parçacık analizcisi ölçümleri dış atomizör için, dış atomizörün sprey açısının yüksek olması nedeniyle gerçekleştirilememiştir. Ölçümlere ek olarak, 2 boyutlu eksenel simetrik döngülü ve üç boyutlu sayısal analizler iç ve dış atomizörler için farklı debilerde gerçekleştirilmiştir. Deneysel ve sayısal sonuçlar detaylı olarak karşılaştırılmıştır. Sonuçlar spreydeki büyük parçacıkların sıvı filmi ile aynı hızda hareket ettiklerini, küçük taneciklerin ise havayla birlikte hareket ettiğini göstermiştir. İç ve dış atomizörler birlikte çalıştıklarında, sprey açılarının tek çalıştıkları duruma göre değiştiği gözlemlenmiştir. Birlikte çalıştıkları durumda dış atomizörün spray açısı azalırken, iç atomizörün artmış ve iki sprey bir noktada birleşerek tek bir sprey oluşturmuştur. İç atomizör, eş merkezli enjektörün spreyinin özeliklerinde dış atomizörden daha fazla etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. İki farklı girinti uzunluğunun karşılaştırılması, girinti uzunluğunun spreyin özelliklerini etkileyen kritik bir parametre olduğu gözlemlenmiştir. Son olarak, deneysel ve sayısal sonuçların karşılaştırılması ile sayısal analizlerin, test sonuçlarına oldukça yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu nedenle, sayısal analizlerin, detaylı deneysel incelemeden sprey açısını belirleme ve spreyin hız profilini belirlemede kullanılabileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Experimental and numerical investigations were carried out for determining spray characteristics of a liquid-liquid coaxial injector in this work. As a baseline injector, the RD-0110 rocket engine injector was chosen which consists of two coaxial atomizers. The inner atomizer is an open-end type pressure swirl atomizer which supplies oxidizer, whereas the outer one is a closed-end type pressure swirl atomizer which supplies fuel. Tests were carried out for two different recess lengths and various mass flow rates. A high-speed camera was used to determine the spray cone angles, while a phase Doppler particle analyzer (PDPA) was employed to characterize the distributions of various parameters. More specifically two-dimensional velocity profiles and Sauter mean diameters (SMD) were obtained for both inner atomizer and the coaxial injector, but PDPA measurements could not be performed for the outer one due to the high spray cone angle. Also, 2D axisymmetric swirl and 3D CFD analyses were carried out for the inner and outer atomizers at different mass flow rates. Experimental and numerical results are compared in detail. Results show that big spray droplets move with the same velocity as that of the liquid film, whereas small droplets move with the air. When the inner and outer atomizers operate together, their spray cone angles change from those observed from standalone operations. Spray cone angle of the outer atomizer decreases, while that for the inner one increases, but they later merge at some point and forms a single spray. It was observed that the inner atomizer has more effect on this spray than the outer atomizer. Comparing the two different recess length reveals that recess length is significant parameter which affects spray properties. Lastly, comparing the experimental and numerical results proved that numerical analyses match well with test results. Therefore, numerical analyses can be used to find the velocity profile of the spray prior to detailed measurements.
Benzer Tezler
- Bıyokütle-kömür karısımlarının yanmasının incelenmesi
Investigation of co-firing coal and biomass blends
CANSU DENİZ CANAL
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
PROF. DR. ALİ CEMAL BENİM
- Girdap etkili çarpmalı jetlerin kanatçıklı yüzeylerdeki ısı geçişine etkisinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect of swirl impinging jets on heat transfer from finned surfaces
FATİH DEMİR
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ TURGUT
- Rejeneratörlü klima sistemlerinin ısıl performanslarının deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of thermal performance of regenerator air conditioning systems
TUNAY KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT GÜR
- Konik silindirler arasındaki Newtonyen-olmayan Taylor-Couette akışının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of non-Newtonian Taylor-Couette flow between conical cylinders
YUSUF BEKİR ÖZDEMİRLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYFETTİN BAYRAKTAR
- Buji ateşlemeli motorda benzin-aseton ve benzin-dimetil eter karışımlarının motor performansına ve emisyonlarına etkilerinin sayısal ve deneysel incelemesi
Numerical and experimental investigation of effects of gasoline-acetone and gasoline-dimethyl ether mixtures on engine performance and emissions in spark ignition engine
EMRAH KANTAROĞLU
Doktora
Türkçe
2022
Otomotiv MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAHYA DOĞU