Experimental and Numerical Study of Swirling ... - Solid Mechanics

More documents

Recommendations

Info

Experimental and Numerical Study of Swirling Flow in Scavenging Process for 2-Stroke Marine Diesel Engines forced vortex and the axial velocity changes correspondingly from a wakelike to a jet-like. This change, however, starts at cross-sectional planes close to cylinder outlet and moves to upstream positions. At 50% port closure, the mean axial velocity in the whole cylinder attains a jet like profile. The tangential velocity resembles more to a wall-jet than a forced vortex profile. With 75% port closure, the jet-like axial velocity profile at cross-sectional plane close to intake port changes back to wake-like at the adjacent crosssectional plane and downstream. This indicates a vortex breakdown like characteristic. The tangential velocity then has forced vortex profile throughout the cylinder. The non-dimensional profiles of velocity components have no significant variation with the variation in Reynolds number. Numerical simulations are conducted only for the fully open intake port case. The turbulence models include RNG k and Reynolds stress models. The simulation results, however, do not show satisfactory agreement with the experimental data. The models predicted a larger vortex core size with a reverse flow. The downstream decay in the swirl is predicted to be lower than observed from experimental results. However, there are some qualitative features like distribution of modeled Reynolds stress components that, to some extent, have reasonable agreements. The factors affecting the performance of the CFD models possibly lie both in the treatment of turbulence and the numerical aspects.
Experimental and Numerical Study of Swirling Flow in Scavenging Process for 2-Stroke Marine Diesel Engines Resumé For store langsomtgående totakts diesel-motorer, anvendes uniflow-skylning til at fjerne udstødningsgasserne fra cylinderen og fylde cylinderen med frisk luft til den næste cyklus. Swirl øger blanding af brændstof med luft og forbedrer forbrændingseffektiviteten. Afhandlingen fokuserer på karakterisering af de indesluttede roterende strømning under skylningen. En forenklet eksperimentel model af en motorcylinder er udviklet. Røgvisualisering viser, at der for helt åbne indtagsporte, er en veldefineret vortex kerne. Kernen bliver større nedstrøms og får en hul kegleform. Når porten lukker, forøges opblandingen mellem røgpartikler i kernen og de omkringliggende regioner. Den hule koniske form forsvinder og kommer til at ligne en jet. Laser Doppler anemometri målinger er foretaget i swirlgeneratoren og ved indgangen til testcylinderen. Indtagporten holdes helt åben. Resultaterne viser, at strømningen i cylinderen har en hvirvelkerne med præcession. Præcessionsfrekvensen er lineært afhængig af den volumetriske strømningsrate for et givent swirl nummer. Stereoskopisk ’’Particle Image Velocimetry’’ (SPIV) målinger er udført for to forsøg. I det første, er indtagsporten holdt helt åben, og tre forskellige cylinderlængder er undersøgt. Resultaterne indikerer, at strømningen I cylinderen er en koncentreret hvirvel, der henfalder nedstrøms på grund af vægfriktionen. Den gennemsnitlige aksialhastighed har et kølvandslignende profil. Den radiale hastighed er meget lille i forhold til de tangentielle og aksiale komponenter. Ingen tilbagestrømning er observeret i hvivelkernen. Vorticiteten er først begrænset til hvirvelkernen, men bliver nedstrøms fordelt til de ydre regioner. Turbulent kinetiske energi er høj i vortex kernen og i nærheden af vægregionerne. Strømningen I cylinderen styres hovedsagligt af strømningsforholdene ved indtagsportene, og den øgede længde af cylinderen giver yderligere henfald af rotationen. Profilerne af hastighedskomponenterne forbliver de samme for et givent tværsnit ved forskellige cylinder længder. Den gennemsnitlige placering af hvirvelcenteret følger ikke cylinderaksen, men er istedet spiralformet. For en cylinderlængde på otte diametre fuldfører det gennemsnitlige hvirvelcenter ikke en hel omdrejning, men vrider sig I stedet tilbage på den ene side af cylinderaksen. I det andet SPIV eksperiment karakteriseres effekten af stemplets position på strømningen I cylinderen. Stemplet er positioneret til at dække cylinderens indtagsport med 0%, 25%, 50% og 75%. Ved forøgning af porttildækningen ændres den tangentielle hastighedsprofil til en tvungen vortex og den aksielle hastighed ændres tilsvarende fra en kølvands- til et jet-lignende profil. Denne
Page 1: Experimental and Numerical Study of
Page 5: Experimental and Numerical Study of
Page 9 and 10: Experimental and Numerical Study of
Page 23 and 24: Experi imental and Numerical N Stud
Page 57 and 58:
Experimental and Numerical Study of
Page 59 and 60:
Experi imental and Numerical N Stud
Page 61 and 62:
Page 63 and 64:
Page 65 and 66:
Page 67 and 68:
Page 69 and 70:
Page 71 and 72:
Page 73 and 74:
Page 75 and 76:
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
Page 91 and 92:
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104:
Page 105 and 106:
Page 107 and 108:
Page 109 and 110:
Page 111 and 112:
Page 113 and 114:
Page 115 and 116:
Page 117 and 118:
Page 119 and 120:
Page 121 and 122:
Page 123 and 124:
Page 125 and 126:
Page 127 and 128:
Page 129 and 130:
Page 131 and 132:
Page 133 and 134:
Page 135 and 136:
Page 137 and 138:
Page 139 and 140:
Page 141 and 142:
Page 143 and 144:
Page 145 and 146:
Page 147 and 148:
Page 149 and 150:
Page 151 and 152:
Page 153 and 154:
Page 155 and 156:
Page 157 and 158:
Page 159 and 160:
Page 161 and 162:
Page 163 and 164:
Page 165 and 166:
Page 167 and 168:
Page 169 and 170:
Page 171 and 172:
Page 173 and 174:
Page 175 and 176:
Page 177 and 178:
Page 179 and 180:
Page 181 and 182:
Page 183 and 184:
Page 185 and 186:
Page 187 and 188:
Page 189 and 190:
Page 191 and 192:
Page 193 and 194:
Page 195 and 196:
Page 197 and 198:
Page 199 and 200:
Page 201 and 202:
Page 203 and 204:
Page 205 and 206:
Page 207 and 208:
Page 209 and 210:
Page 211 and 212:
Page 213 and 214:
Page 215 and 216:
Page 217 and 218:
Page 219 and 220:
Page 221 and 222:
Page 223 and 224:
Page 225 and 226:
Page 227 and 228:
Page 229 and 230:
Page 231 and 232:
Page 233 and 234:
Page 235 and 236:
Page 237 and 238:
Page 239 and 240:
Page 241 and 242:
Page 243 and 244:
Page 245 and 246:
Manuscript J Mar Sci Technol manus
Page 247 and 248:
00000000 11111111 piston screen con
Page 249 and 250:
50 % and 75 % partially closed inta
Page 251 and 252:
V θ / V b V θ / V b V θ / V b 1.
Page 253 and 254:
V θ / V b V θ / V b V θ / V b 1.
Page 256:
DTU Mechanical Engineering Section
show all

Experimental and Numerical Study of Swirling ... - Solid Mechanics

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?