Diesel-Einspritzdüse Kraftstoffeinspritzdüse 0445120061 Bosch für Man TGA TGS TGX 10,5L D2066

Dynamische Kavitation im Inneren eines Hochleistungs-Dieselinjektors – eine experimentelle und CFD-Untersuchung（Teil 2）

Bei der CFD-Simulation zeigt die Auflösung großräumiger turbulenter Strukturen mithilfe von Modellen, die auf der Large Eddy Simulation (LES) basieren, Vorteile bei der transienten Modellierung gegenüber RANS-Simulationen [3] [4] [5]. Der gravierende Nachteil von LES-basiertem CFD in einer industriellen Umgebung ist der enorme Bedarf an Rechenressourcen in der Größenordnung von mehreren hundert dedizierten Kernen. Ohne eine solche Ressource kann die Bearbeitungszeit für einen einzelnen Fall Monate dauern, sodass ernsthafte Untersuchungen in einem vernünftigen Zeitrahmen nicht möglich sind.

Im Rahmen der CFD-Modellierung wurden bedeutende Entwicklungen vorgenommen, die versuchen, die Vorteile der LES- und RANS-Turbulenzmodellierung zu kombinieren [6]. Diese Modelle werden oft als Hybridmodelle bezeichnet und bieten ein größeres Potenzial für den Einsatz von LES in einer industriellen Umgebung.

Um die Leistung der Steuerblende zu simulieren, wurde ein hybrides LES-RANS-CFD-Modell erstellt, das eine Mehrphasenmischungsmethode für die Kavitation nutzt. Die Turbulenzmodellierung mit einer hybriden LES-RANS-Methode ermöglicht erhebliche Rechengewinne gegenüber der vollständigen LES, insbesondere bei wandbegrenzten Strömungsgeometrien mit hoher Reynoldszahl (Re) innerhalb eines Dieselinjektors.

2. Experimentelle Arbeit

Es wurden transparente Modelle von hydraulischen Steuerteilen innerhalb eines Diesel-Injektors erstellt, einschließlich einer Hochdruck-Steueröffnung zwischen der Nadelspitze und dem Steuerventil. Aufgrund des geringen Maßstabs realer Injektoren wurde das Modell in 40-facher Originalgröße erstellt, da in früheren Studien gezeigt wurde, dass die Leistung der Düsenströmung einigermaßen unabhängig vom Maßstab ist [1]. Dieser vergrößerte Maßstab ermöglichte eine viel einfachere Visualisierung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, einer Vision Research Phantom V1210. Eine solche Kamera mit entsprechender Beleuchtung erfasst Details der Strömung, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind, und ermöglicht die Verfolgung des hydraulischen Verhaltens über den Kavitationsprozess.