|
|
Vizualization and optical measurements of two-phase flows for pressure-swirl atomizer
Janáčková, Lada ; Lízal, František (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Návrh a konstrukce průhledné trysky pro vizualizaci a měření vnitřního proudění
Sapík, Marcel ; Fojtlín, Miloš (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem a konstrukcí průhledné trysky ke zkoumání vnitřního proudění kapalin. Cílem byl návrh možných řešení konstrukce a následné vypracování výkresové dokumentace pro umožnění samotné výroby. V teoretické části jsou popsány základy atomizace včetně vlastností kapalin a popisuje základní optické metody pro vnitřní proudění v trysce. V rešeršní části je vybráno několik konstrukčních řešení, kterými je inspirována výsledná podoba trysky. Její konstrukce je rozpracována v poslední části, ta obsahuje popis postupu, výrobní výkresy i obrazovou dokumentaci včetně 3D modelu.
|
|
|
Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers
Malý, Milan ; Honus,, Stanislav (oponent) ; Lozano, Antonio (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
Pressure-swirl (PS) atomizers are used in many applications where a large surface area of droplets is needed, or a surface must be coated with a liquid, e.g. combustion, spray cooling or spray coating. Spray characteristics of PS atomizers are strongly linked to their internal flow. Spill-return (SR) atomizers enhance the construction of classic PS atomizers (Simplex) by addition of a passage through which the liquid can be spilled away. It allows regulation of an injection flow rate by spilling out a portion of the liquid from the swirl chamber, while the liquid pressure remains high. This ensures a good atomization quality over a wide flow rate range. The SR atomizers were rarely investigated and their internal flow has not been studied at all. In this thesis, both experimental and numerical approach is used to describe the internal flow pattern of several different SR atomizers. The results are then correlated with measured spray parameters. It shows that the addition of the spill passage strongly affects the internal flow even when the spill-line is closed. In some cases, the air-core does not form at all and destabilizes the discharged liquid, which results in the unstable spray. Off-axial SL orifices generate and stabilize the air-core, which leads to the regular formation of a liquid sheet and a high-quality spray. Nevertheless, some configurations changed the breakup nature of the liquid sheet and consequently the spray quality. Moreover, the turn-down ratio of the liquid supply rate and spray stability depend on the distance of the SL orifices from the swirl chamber centreline. Finally, an inviscid analysis of the internal flow, originally derived for the Simplex atomizers, was modified and applied to the SR atomizers. Using this approach, a theoretical prediction of the discharge coefficient and the air-core diameter was derived with spill-to-feed ratio (SFR) as the variable. Also, the empirical correlations, originally established for the Simplex type, were transformed to the SR atomizer. This thesis brings a new insight into the understanding of the internal flow of SR atomizers and its results can be directly used by engineers in the design process of the atomizer.
|
|
|
Testování průhledného modelu tlakové vířivé trysky
Sapík, Marcel ; Pech, Ondřej (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
Obsahem práce je zprovoznění průhledného a zvětšeného PMMA modelu tlakové vířivé trysky, což zahrnuje výběr pracovních kapalin a přípravu testovací sestavy, která by umožňovala použití optických metod (LDA, PDA, PIV, vysokorychlostní vizualizace). Teoretická část popisuje základní teorii rozprašování, optické měřicí metody a zabývá se problematikou šíření světla v opticky složitých soustavách. Její součástí je také rozsáhlá rešerše průhledných kapalin a materiálů zvětšených modelů použitých v experimentech, jejichž častým cílem bylo dosažení shody indexů lomu světla. V praktické části je věnována pozornost přípravě testovací sestavy a jsou zde zpracovány testy chemické koroze několika vybraných kapalin na materiál PMMA včetně shrnutí zkušeností s jejich použitím, neboť docházelo k neustálému poškozování materiálu. Následovalo několik LDA měření za použití kerosinu, p-cymenu, 1-bromnaftalenu a vody, kdy byl zhodnocen vliv rozdílu indexů lomu na výsledky. Ukázalo se, že k pozorovatelnému ovlivnění nedochází, je-li rozdíl indexu lomu mezi materiálem trysky a kapaliny malý. Dále byla provedena vizualizace vnitřního proudění pomocí vysokorychlostní kamery. Praktickou část uzavírají odběry statického tlaku v komoře trysky, kdy byl měřen tlakový poměr na stěnách komory i v její ose. Měřením bylo potvrzeno, že tlak na stěnách komory je konstantní a liší se v závislosti na vzdálenosti od osy komory.
|
|
|
Internal Flow of Spill-Return Pressure-Swirl Atomizers
Malý, Milan ; Honus,, Stanislav (oponent) ; Lozano, Antonio (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
Pressure-swirl (PS) atomizers are used in many applications where a large surface area of droplets is needed, or a surface must be coated with a liquid, e.g. combustion, spray cooling or spray coating. Spray characteristics of PS atomizers are strongly linked to their internal flow. Spill-return (SR) atomizers enhance the construction of classic PS atomizers (Simplex) by addition of a passage through which the liquid can be spilled away. It allows regulation of an injection flow rate by spilling out a portion of the liquid from the swirl chamber, while the liquid pressure remains high. This ensures a good atomization quality over a wide flow rate range. The SR atomizers were rarely investigated and their internal flow has not been studied at all. In this thesis, both experimental and numerical approach is used to describe the internal flow pattern of several different SR atomizers. The results are then correlated with measured spray parameters. It shows that the addition of the spill passage strongly affects the internal flow even when the spill-line is closed. In some cases, the air-core does not form at all and destabilizes the discharged liquid, which results in the unstable spray. Off-axial SL orifices generate and stabilize the air-core, which leads to the regular formation of a liquid sheet and a high-quality spray. Nevertheless, some configurations changed the breakup nature of the liquid sheet and consequently the spray quality. Moreover, the turn-down ratio of the liquid supply rate and spray stability depend on the distance of the SL orifices from the swirl chamber centreline. Finally, an inviscid analysis of the internal flow, originally derived for the Simplex atomizers, was modified and applied to the SR atomizers. Using this approach, a theoretical prediction of the discharge coefficient and the air-core diameter was derived with spill-to-feed ratio (SFR) as the variable. Also, the empirical correlations, originally established for the Simplex type, were transformed to the SR atomizer. This thesis brings a new insight into the understanding of the internal flow of SR atomizers and its results can be directly used by engineers in the design process of the atomizer.
|
|
|
Testování průhledného modelu tlakové vířivé trysky
Sapík, Marcel ; Pech, Ondřej (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
Obsahem práce je zprovoznění průhledného a zvětšeného PMMA modelu tlakové vířivé trysky, což zahrnuje výběr pracovních kapalin a přípravu testovací sestavy, která by umožňovala použití optických metod (LDA, PDA, PIV, vysokorychlostní vizualizace). Teoretická část popisuje základní teorii rozprašování, optické měřicí metody a zabývá se problematikou šíření světla v opticky složitých soustavách. Její součástí je také rozsáhlá rešerše průhledných kapalin a materiálů zvětšených modelů použitých v experimentech, jejichž častým cílem bylo dosažení shody indexů lomu světla. V praktické části je věnována pozornost přípravě testovací sestavy a jsou zde zpracovány testy chemické koroze několika vybraných kapalin na materiál PMMA včetně shrnutí zkušeností s jejich použitím, neboť docházelo k neustálému poškozování materiálu. Následovalo několik LDA měření za použití kerosinu, p-cymenu, 1-bromnaftalenu a vody, kdy byl zhodnocen vliv rozdílu indexů lomu na výsledky. Ukázalo se, že k pozorovatelnému ovlivnění nedochází, je-li rozdíl indexu lomu mezi materiálem trysky a kapaliny malý. Dále byla provedena vizualizace vnitřního proudění pomocí vysokorychlostní kamery. Praktickou část uzavírají odběry statického tlaku v komoře trysky, kdy byl měřen tlakový poměr na stěnách komory i v její ose. Měřením bylo potvrzeno, že tlak na stěnách komory je konstantní a liší se v závislosti na vzdálenosti od osy komory.
|
|
|
Vizualization and optical measurements of two-phase flows for pressure-swirl atomizer
Janáčková, Lada ; Lízal, František (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
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.
|
|
|
Návrh a konstrukce průhledné trysky pro vizualizaci a měření vnitřního proudění
Sapík, Marcel ; Fojtlín, Miloš (oponent) ; Jedelský, Jan (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá návrhem a konstrukcí průhledné trysky ke zkoumání vnitřního proudění kapalin. Cílem byl návrh možných řešení konstrukce a následné vypracování výkresové dokumentace pro umožnění samotné výroby. V teoretické části jsou popsány základy atomizace včetně vlastností kapalin a popisuje základní optické metody pro vnitřní proudění v trysce. V rešeršní části je vybráno několik konstrukčních řešení, kterými je inspirována výsledná podoba trysky. Její konstrukce je rozpracována v poslední části, ta obsahuje popis postupu, výrobní výkresy i obrazovou dokumentaci včetně 3D modelu.
|
host ::
RSS.