Vizualizace a optická měření vnitřního a vnějšího dvoufázového proudění u tlakových vířivých trysek

Abstract

Tato práce se zabývá studií Simplex a SR verze původní trysky používané ve spalovací komoře malého proudového motoru. Pro lepší porozumění procesu rozprašování byl vyroben transparentní model obou trysek v měřítku 10:1. Tvorba spreje u tlakové vířivé trysky je komplexní proces dvoufázového proudění. Vnitřní a vnější proudění bylo zkoumáno pomocí Laserového Dopplerovského Anemometru a vysokorychlostní kamery při vstupních tlacích p = 0.5, 1.0 a 1.5 MPa s použitím kerosinu a p-Cymenu. Z hlediska vnitřního proudění byla provedena charakteristika vzdušného jádra a zkoumán vliv různých SFR hodnot na délku a průměr jádra. Dále byly objasněny rychlostní profily společně s jejich fluktuačními složkami vzhledem k Reynoldsovu číslu a použité kapalině. Také jednoduchý numerický model byl vyvinut k odhadu vnitřního proudění pomocí trackování částic. V případě vnějšího proudění byl zkoumán vliv vstupního tlaku na rozpadovou vzdálenost spreje a úhel kužele spreje.

The present thesis deals with a study of both Simplex and SR versions of the original atomizer used in a combustion chamber of the small turbojet engine. For a better understanding of the spray formation process, a transparent model of both atomizers was manufactured in the scale of 10:1. The spray formation of a pressure swirl atomizer is a complex process of the two-phase flow. The internal and external flow was examined using Laser Doppler Anemometry and a high-speed imaging at inlet pressures of p = 0.5, 1.0 and 1.5 MPa with the use of kerosene and p-Cymene as working liquids. In terms of internal flow, the air core characteristic was performed, and the influence of different SFR values on the air core length and diameter was investigated. The velocity profiles of the internal flow together with their fluctuation components have been further clarified, considering Reynolds number and used liquid. Also, the simple numerical model was developed to estimate the internal flow field by particle tracking. In the case of external flow, the dependence of the inlet pressure on the liquid sheet breakup length and the spray cone angle was investigated.