Mediciones de longitud de estabilización de llama, retraso del autoencendido y visualización de campo cercano en un inyector de tres orificios de la Engine Combustion Network

Abstract

[EN] This research is divided into two different set of experimental measurements. First combustion measurements of lift-off length were done via both broadband luminosity and OH chemiluminescence. In addition, ignition delay has also been measured via broadband chemiluminescence and Schlieren imaging. The second set of experiments consisted of near field visualization to observe fluctuations in spray axis angle with diffused back-illumination and a long distance microscope lens. A three orifice injector from the Engine Combustion Network set and a single component fuel (n-Dodecane) was used. For both set of experimental measurements, results were compared with an analog axially drilled single orifice injector. Combustion results showed good agreement between methodologies. On ignition delay, oxygen concentration and injection pressure plays a minor role, being ambient temperature and density the parameters with the highest influence. Lift-off length measurements decreased with increasing ambient temperature and oxygen concentration, having the opposite effect for increasing injection pressure. Minor deviations were observed between both nozzles studied, attributed and highlighting the importance of temperature distributions along the combustion chamber. Empirical correlations for light-off length and ignition delay were calculated to underline the effect of conditions on these parameters. Near field visualization results showed that spray axis angle fluctuation increases with increasing injection pressure, with a lesser impact from decreasing chamber density. Higher fluctuation was observe for the multi hole injector. Further analysis was performed with spreading angle fluctuations measurements, where results showed good agreement with spray axis angle fluctuations. For both nozzles, fluctuations are not big enough to have a high impact in macroscopic spray studies.

[ES] Esta investigación se divide en dos grupos diferentes de mediciones experimentales. En primer lugar, mediciones de combustión de longitud de estabilización de llama fueron realizadas por visualización directa de quimioluminiscencia de llama y del radical OH. Adicionalmente, el retraso de autoencendido también se ha medido a través de quimioluminiscencia directa y a través de la metodología de Schlieren. La segunda serie de experimentos consistió en la visualización de campo cercano para observar las fluctuaciones en el ángulo del eje del chorro diésel con iluminación difusa trasera y una lente microscópica de larga distancia. Se utilizó un inyector de tres orificios de la Engine Combustion network y un combustible de un solo componente (n-dodecano). Ambos grupos de resultados experimentales obtenidos se compararon con un inyector análogo de un solo orificio axial. Los resultados de combustión mostraron una buena concordancia entre metodologías para las mediciones del retraso del autoencendido. La concentración de oxígeno y la presión de inyección tienen una menor importancia, siendo la temperatura ambiente y la densidad en cámara los parámetros con mayor influencia. En cuanto a la longitud de estabilización de llama, disminuyó con el aumento de la temperatura ambiente y la concentración de oxígeno, teniendo el efecto contrario el aumento de la presión de inyección. Se observaron pequeñas diferencias entre ambas toberas estudiadas, atribuidos y destacando la importancia de la distribución de la temperatura a lo largo de la cámara de combustión. Correlaciones empíricas para ambos parámetros obtenidos se calcularon para subrayar el efecto las variables del proceso. Los resultados de visualización de campo cercano mostraron que las fluctuaciones del eje del chorro aumentan al aumentar la presión de inyección, con un menor impacto de la disminución de la densidad de cámara. Mayor fluctuación se observó en el inyector de orificios múltiples. Se profundizó el análisis de las medidas observando las fluctuaciones del ángulo de apertura del chorro, mostrando concordancia con las fluctuaciones del eje del chorro. Para ambas toberas, las fluctuaciones no son lo suficientemente grande como para tener un alto impacto en los estudios macroscópicos del chorro.