The Objective of this study is to investigate the effect of internal swiller angle and swirl chamber aspect ratio of nozzle on spray characteristics for application of spray system in micro fabrication process. The macro-spray characterictics such as the spray angle and breakup process were obtained by photographs illustrating atomization. The micro-spray characteristics such as droplet size and axial velocity were measured by using PDA with swirler angle and swirl chamber aspect ratio. The swiller angles were $13.5^{\circ},\;27^{\circ},\;and\;40.5^{\circ}$. The swirl chamber aspect ratios were 1.2, 1.6, and 2.0. It was found that the smaller swirl chamber aspect ratio was, the larger axial velocity and drop size were.
The rivulet is a narrow stream of liquid flowing down a solid surface. When the rivulet\`s flow rate exceeds a certain limit, it tends to meander exhibiting the instability of its interface. This analysis performs a perturbation analysis of this meandering rivulet assuming an inviscid flow possessing contact angle hysteresis at the contact line. The analysis reveals that the contact angle hysteresis as well as the velocity difference across the inter-face, strongly induces the instability of the liquid interface. Moreover, when the rivulet veto-city is low, it is predicted that the axisymmetric disturbance amplifies more rapidly than the anti-axisymmetric disturbance, which explains the emergence of the droplet flow at the low velocity regime.
In order to analyze the microscopic spray characteristics of free spray in ultra high pressure region, the droplets size and velocity of free spray injected under atmosphere condition were measured by PDPA. As injection pressure became ultra high pressure, the droplets size was decreased continuously due to the increase of mutual reaction between droplets and air. But the decreasing rate became moderate. The velocity was increased until 250 MPa, and then decreased over that of injection pressure. It was seemed that the droplet size was similar in range of $280\~350\;MPa$, but increased in 414 MPa, even though injection pressure was increased. The microscopic spray characteristics of free spray got worse in 414 MPa.
Park, Sung-Wook;Kim, Hyung-Jun;Lee, Ki-Hyung;Lee, Chang-Sik
Journal of Mechanical Science and Technology
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제18권7호
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pp.1177-1186
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2004
In this paper, the spray atomization characteristics of a gasoline direct-injection injector were investigated experimentally and numerically. To visualize the developing spray process, a laser sheet method with a Nd :YAG laser was utilized. The microscopic atomization characteristics such as the droplet size and velocity distribution were also obtained by using a phase Doppler particle analyzer system at the 5 ㎫ of injection pressure. With the experiments, the calculations of spray atomization were conducted by using the KIVA code with the LISA-DDB breakup model. Based on the agreement with the experimental results, the prediction accuracy of LISA-DDB breakup model was investigated in terms of the spray shapes, spray tip penetration, SMD distribution, and axial mean velocity. The results of this study provides the macroscopic and microscopic characteristics of the spray atomization, and prediction accuracy of the LISA-DDB model.
This study discribes characteristics of water spray for extinguishment of gasoline fire. Experiments are carried out for the gasoline pool fire nth the atomizing nozzles. Droplet size, spray pressure, amount of water which reaches the flame base and velocity of water spray are measured to find extinguishment conditions. Air entrainment due to the water spray and extinguishing process of gasoline fire by water spray are visualized. Boundary conditions of water spray for extinguishment of gasoline pool fire is quantitatively shown. As the result of experiments, it is found that the velocity of entrainment air and sprayed water are almost same and the water droplets size having small diameter under 40$\mu\textrm{m}$ can not extinguish the fire because too small droplets does not reach the fuel surface.
With the advancement of Unmanned Aerial Vehicles (UAV) technology, aerial spraying has been rapidly increasing in the agricultural field. Drones offer many advantages compared to traditional applicators, but they pose challenges such as spray drift risk and spray uniformity. To address these issues, it is essential to understand the characteristics of complex airflow generated by drones and its consequences for the spray performance. This study aims to identify the air velocity distribution of drone downwash and the resulting spray deposition distribution on the ground, ultimately proposing optimized spraying widths and criteria. Experiments were conducted using two agricultural drones with different propeller arrangements under various flight and measurement conditions. The results showed that during hovering, the downward airflow affected the area within a distance of the radius of the blade (R) from the center of the drone. When the drone was flying, the downward airflow was effective up to a distance of 2R. Droplet deposition was concentrated at the center of the drone during hovering. However, during flying, the droplet deposition was more evenly distributed up to the distance of R. The drone downwash and droplet deposition were significantly different during flying compared to the hovering state. At an effective spray width of 3R, the coefficient of variation (CV) was generally less than 16%, indicating a significant improvement in spray uniformity. These findings help optimize effective spraying techniques in drone-based applications.
본 연구는 스프링클러 헤드 근처에서 형성되는 액막의 자유표면 유동에 대해 CFD 모델을 적용하여 해석하고 스프링클러의 초기분무 특성 예측을 위한 기존 이론식의 결과와 비교를 통해 이론 모델의 타당성을 검토하였다. CFD 해석은 상용 해석프로그램인 CFX 14.0을 이용하였으며 노즐과 디플렉터로 이루어진 단순형상에 대해 표준난류모델과 VOF법을 적용하여 해석을 수행하였다. 평판부의 디플렉터 끝단에서 속도분포는 CFD 해석과 경험식이 매우 잘 일치된 결과를 보였으나 기하학적 형상이 복잡한 부분에서는 속도분포의 차이를 보였다. 이론모델에서 예측된 평균액적크기는 실제 스프링클러 헤드에서 측정된 평균액적크기에 대한 이전 연구결과와 큰 차이를 보였다. 그러나 이론 모델은 스프링클러 헤드의 초기 액적형성과정의 메커니즘을 이해하고 실험적 접근이 용이하지 않은 상황에서 분무 액적의 특성을 예측하는데 유동한 도구로 활용될 수 있다.
고속회전 시험장치를 이용하여 V 형태의 회전식 연료 노즐의 오리피스 직경에 따른 분사특성을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 시험장치는 고속 회전장치, 연료공급장치, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무 오리피스의 직경과 회전속도를 변화시켜가며 분무실험을 수행하였다. 분무입자의 크기 및 속도 측정은 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 이용하여 분무특성을 가시화하였다. 실험결과, 분무오리피스의 직경이 커질수록 분무입자의 크기가 작아졌으며, 분무입자 크기가 가장 작은 값을 보이는 분무오리피스의 한계 직경이 존재하였다. 오리피스의 직경이 이 한계직경 보다 클 경우 분무입자의 크기는 더 이상 감소하지 않았다. 이것은 분무 오리피스의 직경이 한계직경보다 커질 경우 오리피스 내의 액막이 균일하게 분포하지 않기 때문으로 판단된다.
The most common pipe wall thinning degradation mechanisms that can occur in the steam and feedwater systems are FAC (Flow Acceleration Corrosion), cavitation, flashing, and LDIE (Liquid Droplet Impingement Erosion). Among those degradation mechanisms, FAC has been investigated by many laboratories and industries. Cavitation and flashing are also protected on the piping design phase. LDIE has mainly investigated in aviation industry and turbine blade manufactures. On the other hand, LDIE has been little studied in NPP (Nuclear Power Plant) industry. This paper presents the development of prediction system for pipe wall thinning caused by LDIE in terms of erosion rate based on air-water ratio and material. Experiment is conducted in 3 cases of air-water ratio 0.79, 1.00, and 1.72 using the three types of the materials of A106B, SS400, and A6061. The main control parameter is the air-water ratio which is defined as the volumetric ratio of water to air (0.79, 1.00, 1.72). The experiments were performed for 15 days, and the surface morphology and hardness of the materials were examined for every 5 days. Since the spraying velocity (v) of liquid droplets and their contact area ($A_c$) on specimens are changed according to the air-water ratio, we analyzed the behavior of LDIE for the materials. Finally, the prediction equations(i.e. erosion rate) for LDIE of the materials were determined in the range of the air-water ratio from 0 to 2%.
고속회전 시험장치를 이용하여 V 형태의 회전식 연료 노즐의 오리피스 직경에 따른 분사특성을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 시험장치는 고속 회전장치, 연료공급장치, 아크릴 케이스로 구성하였다. 분무 오리피스의 직경과 회전속도를 변화시켜가며 분무실험을 수행하였다. 분무입자의 크기 및 속도 측정은 PDPA(Phase Doppler Particle Analyzer) 시스템을 사용하였고, Nd-Yag Laser를 이용하여 분무특성을 가시화하였다. 실험결과, 분무오리피스의 직경이 커질수록 분무입자의 크기가 작아졌으며, 분무 오리피스의 직경이 2.6mm인 경우 최적의 분무형태를 보였다. 그러나 오리피스의 직경이 이보다 클 경우 분무입자의 크기는 더 이상 감소하지 않았다. 이것은 분무오리피스가 최적의 직경보다 커질 경우 오리피스내의 액막이 균일하게 분포하지 않기 때문으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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