Comparison of Coupled and Decoupled Flow Calculation in a Fuel Injection System = Comparison of Coupled and Decoupled Flow Calculation in a Fuel Injection System

국문 초록 (Abstract)

공기의 난류 유동장에 연료를 분사하면, 미립화된 연료 입자는 공기입자와 섞여 혼합가스를 형성하게 된다. 이때 형성된 혼합가스는 흡기 다지관을 통하여 기관의 연소실로 전달되는 과정에서 세가지 형태, 즉 Airborne Droplets,Evaporated Gas,Liquid Fuel Film의 상태로 존재하게 된다. 이러한 복잡한 혼합가스의 형성과정을 예측하기 위해서는 단순히 공기중에 분사된 연료입자의 momentum coupling에 의해서 가능한것이 아니라, 연료입자를 구성하는 chemical component들의 시간의 변화에 따른 증발, 연료입자들의 충돌에 의한 입자크기 및 에너지의 변화, 연료입자의 벽면 충돌에 의한 Fuel Film의 형성등을 고려한, 즉 연료의 momentum과 energy source의 항이 함께 공기의 유동장에 coupling 되어야 한다.<br/>
본 연구에서는 분사된 연료입자의 momentum term을 공기 유동장에 소개하는 방법으로 decoupled method와 fully coupled method을 소개하며, 주요 변수로는 유동장의 (A/F)_ratio,연료입자의 크기(D_d),입자의 분사속도(U_drop)를 변화시켰다.<br/>
실제 혼합가스의 유동장이 매우 복잡하므로 계산 시간이 길어지나, 만약 계산결과가 공학적으로 충분히 작은 오차의 범위에 있을경우 decoupled 방법에 의해 computation time을 크게 절약 할수있다.<br/>
공기와 연료의 momentum항의 coupling에 있어서, (A/F)_ratio과 분사속도(U_drop)가 크게 영향을 미치며, (A/F)_ratio>14.7인 경우에는 위의 두 coupling방법의 결과에 큰변화가 없으므로 decoupling방법이 크게 유리하나, transient operation의 경우는 반드시 fully coupled방법을 사용 해야함을 알수있었다.

목차 (Table of Contents)

• 초록
  
• 1.INTRODUCTION
  
• 2.MATHEMATICAL MODEL FOR PREDICTING PARTICLE TRAJECTORY
  
• 3.GOVERNING EQUATION OF THE DROPLET SOURCE TERMS
  
• 4.NUMERICAL PROCEDURE
  
• 5.CONVERGENCE CRITERIA OF MOMENTUM SOURCE TERM
  
• 6.RESULTS AND DISCUSSION
  
• 7.CONCLUSION
  
• 8.REFERENCES