충돌형 분사기 내의 캐비테이션 유동

Abstract

캐비테이션이 존재하는 충돌형 분사기의 유출 특성에 관하여 수치해석과 실험을 수행하였다. 캐비테이션을 고려한 유동 해석 결과 실험결과와 비교하여 1% 유출계수 차이가 관찰된 반면, 단상유동 해석 결과는 8%의 차이를 보였다. 캐비테이션 유동에서 유출계수는 레이놀즈 수가 증가함에 따라 감소하였다. 반면에 단상유동에서는 레이놀즈 수에 비례하여 약간 증가하였으며 이는 점성의 효과가 상대적으로 작아진 것으로 풀이된다. 이러한 결과는 캐비테이션이 발생하는 유동에서 분사기의 유출계수를 정확하게 예측하기 위해서는 캐비테이션을 고려해야 한다는 것을 말하는 것이다. 캐비테이션 발생에 의하여 분사기 출구에서 밀도와 유속분포의 불균일이 심해졌고 이차유동의 강도가 강화되었다. An anaysis on the discharge performance of an impinging-type injector for cavitating flow has been conducted by both numerical and experimental method. The predicted discharge coefficient for cavitating flow agrees well with the measured data showing less than 1% discrepancy. For the case of non-cavitating flow analysis, the disagreement between CFD results and the experimental data is 8%. The discharge coefficient for the cavitating flow decreases with decrease in the Reynolds number. On the other hand, it increases slightly as the Reynolds number increases for the non-cavitating flow because of the reduced viscous effect. From the present study, it is confirmed that the fact that cavitation phenomena should be included to predict accurately the discharge performance of injectors for cavitating flow regime. The uniformity of density and velocity magnitude degraded at the injector exit, and the secondary flow strength through the injector orifice accentuated due to cavitation.