Investigation of the effect of geometrical parameters of pressure swirl atomizer on the hollow cone spray
Basınçlı girdap tipi püskürtecin geometrik parametrelerinin sprey üzerindeki etkisinin araştırılması
- Tez No: 595470
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH ULAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
Bu çalışmada, basınçlı girdap tipi püskürtecin geometrik parametrelerinin sprey üzerindeki etkisi deneysel olarak araştırılmıştır ve basınçlı girdap tipi püskürtecin iç akışındaki fiziksel olgular sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda spreyin makroskobik ve mikroskobik özellikleri incelenmiştir. Makroskobik özellikler, Yüksek Hızlı Gölge Görüntüleme Tekniği kullanılarak görselleştirilmiştir. Farklı geometrik özelliklere sahip basınçlı girdap tipi püskürteçler için üç farklı kütlesel debi değerinde sprey görüntüleri alınmıştır. Daha sonra, görüntü işleme aracı kullanılarak ortalama sprey koni açıları elde edilmiştir ve elde edilen görüntüler üzerinden dağılma uzunluğu ölçülmüştür. Spreyin mikroskobik özellikleri Faz Doppler Parçacık Analizcisi ile araştırılmıştır. Farklı geometrik özelliklere sahip basınçlı girdap tipi püskürteçler için spreyin parçacık çap ve hız dağılımları üç farklı kütlesel debi değerinde elde edilmiştir. Sayısal çalışmalar kapsamında, basınçlı girdap tipi püskürtecin iç akışını ve spreyini incelemek amacıyla iki boyutlu eksenel simetrik girdap akışı benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Bu benzetimlerde, sonlu hacim yöntemi tabanlı bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği aracı kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, sprey koni açısının kütlesel debiye, nozul uzunluğuna ve teğetsel giriş sayısına çok fazla duyarlı olmadığı, fakat nozul çapının sprey koni açısı üzerinde bir etkisi olduğu elde edilmiştir. Artan nozul çapının sprey koni açısında bir artışa sebep olduğu görülmüştür. Dağılma uzunluğunun, artan kütlesel debi ve azalan nozul çapı ile kısaldığı gözlenmiştir. Diğer taraftan, nozul uzunluğu ve teğetsel giriş sayısının dağılma uzunluğuna önemli bir etkisinin olmadığı elde edilmiştir. Mikroskobik olarak, parçacıkların x-hızı ve y-hızının kütlesel debi ve nozul çapına bağlı olduğu ve hızların büyüklüğünün artan kütlesel debi ve azalan nozul çapı ile arttığı belirlenmiştir. Aksine, nozul uzunluğunun ve teğetsel giriş sayısının hızlar üzerindeki etkisinin ihmal edilebilir seviyelerde olduğu elde edilmiştir. Spreyin Sauter ortalama çap değerinin artan nozul çapı ve azalan kütlesel debi değeriyle arttığı fakat değişen nozul uzunluğu ile önemli ölçüde değişmediği gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, teğetsel giriş sayısındaki artışın ise parçacık ve Sauter ortalama çap dağılımlarının homojenliğini arttırdığı belirlenmiştir. Sayısal çalışmaların sonucu olarak, basınçlı girdap tipi püskürtecin içindeki karmaşık iki fazlı akış ve hız dağılımları incelenmiştir. Sayısal sonuçlar, sprey koni açısının ve hava çekirdeği çapının artan kütlesel debi değerlerinde neredeyse aynı kaldığını göstermiştir. Eksenel ve dönüsel hızların ise kütlesel debi değerlerine bağlı olduğu ve artan debi değerleriyle arttığı belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, effects of geometrical parameters of pressure swirl atomizer on the hollow cone spray are investigated experimentally, and physical phenomenon inside the pressure swirl atomizer is investigated numerically. In the experimental studies, hollow cone spray properties are examined macroscopically and microscopically. Macroscopic spray properties are studied by a visual technique called high-speed shadowgraphy. The hollow cone spray images are captured for different geometrical configurations of the pressure swirl atomizer at different flow rates. Then, the mean spray cone angles are obtained using the image processing program and breakup lengths are measured using obtained images. Microscopic properties of spray are researched by Phase Doppler Particle Analyzer system. Microscopic properties of spray such as droplet diameters and velocity distributions are obtained for different geometrical configurations of the pressure swirl atomizer and different flow rates. Within the scope of numerical studies, two-dimensional axisymmetric swirl flow simulations are carried out to examine the internal flow and spray of the pressure swirl atomizer. In these simulations, a computational fluid dynamics tool based on volume of fluid is used. In consequence of experimental studies, it is obtained that spray cone angle is not much sensitive to the mass flow rate, nozzle length, and tangential port number. However, nozzle diameter has a remarkable impact on the spray cone angle. Increase in nozzle diameter leads to an increase in the spray cone angle. Decreasing nozzle diameter and increasing mass flow rate result in a shortening of the breakup length. On the other hand, nozzle length and tangential port number have minor effect on the breakup length. Microscopically, x-velocity and y-velocity of the droplets are dependent on the mass flow rate and nozzle diameter, and magnitudes of velocities increase with increasing mass flow rate and decreasing nozzle diameter. On the contrary, nozzle length and tangential port number has a negligible effect on the magnitudes of velocities. Sauter mean diameter of the hollow cone spray increases with increasing nozzle diameter and decreasing mass flow rate, but nozzle length has no significant effect on it. However, increasing tangential port number increases the uniformity of the particle and Sauter mean diameter distribution. As a result of numerical studies, complex two-phase flow and velocity distributions in the pressure swirl atomizer are studied. Numerical results show that spray cone angle and air core diameter remain nearly the same with increasing mass flow rate. On the contrary, increasing mass flow rate causes an increase in axial and swirl velocities.
Benzer Tezler
- Borularda dönen akışta yüksek viskoziteli nanoakışkanın ısı transferine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of high viscous nanofluid on heat transfer in swirling flow in pipes
FURKAN ERMAN KAN
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET EMİN ARICI
- Numerical investigation of compressor stator well
Kompresör statör kuyusunun numerik analizi
AHMET CÜNEYT KAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiEnerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ATA
- Bir boru içerisindeki fiber etrafında dönerek ilerleyen helisel hava akımı üzerindeki basınç farkı etkilerinin sayısal akışkanlar dinamiği metotları ile incelenmesi
Investigation of pressure difference effects on the swirling air flow around a fiber in a pipe by computational fluid dynamics method
FAİK ÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA REŞİT USAL
- Jet motorlarında kullanılan yakıt enjektörlerinin çok fazlı akış karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of multiphase flow characteristics of jet engine fuel nozzles
MUSTAFA BAL
Doktora
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
DOÇ. DR. ÖZGÜR ERTUNÇ
- Bir dizel motorda hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanarak özgül yakıt tüketimi ve emisyonlar açısından piston çanak geometrisinin optimizasyonu
Optimization of piston bowl geometry in terms of fuelconsumption and emissions using computational fluiddynamics in a diesel engine
CANER AKKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU