CFD analysis of ducted injection in a constant volume vessel

In the attempt of reducing soot production, to make the combustion process more efficient and also not harmful to the environment, some investigations have been done for improving the quality of diesel combustion: the Ducted Fuel Injection (DFI) technique, experimentally analyzed by Sandia National Laboratories, turned out to be very effective in soot reduction, due to its capability of generating a leaner air-fuel mixture compared to the conventional process. In the present work a numerical approach has been adopted for investigating the experimental state-of-the-art associated with the following duct geometry: D2L16G3.9-δ. The numerical analysis had the target of determining the quality of the chosen spray model through a comparison between experimental data and the ones achieved by considering two different combustion models: PSR and ADF. The most accurate model was then used to base a comparison between FJ and DFI technologies for what concerns the soot production. All CFD simulations were defined for a Low-Temperature Combustion (LTC) case (from 850K to 950K) and for the ambient O2 concentrations of 0%, 15%, 21%.

Nel tentativo di ridurre la produzione di particolato, così da rendere il processo di combustione più efficiente ma anche meno dannoso per l’ambiente, diverse indagini sono state fatte nell’ottica di migliorare la qualità della combustione diesel: la tecnica dell’iniezione di carburante canalizzata (DFI), analizzata in via sperimentale da Sandia National Laboratories, è risultata essere davvero efficace nella riduzione di particolato, data la sua abilità nel generare una miscela aria-combustibile più magra rispetto al processo convenzionale. Nel seguente lavoro è stato adottato un approccio numerico con l’obiettivo di investigare lo stato dell’arte sperimentale associato alla seguente geometria del condotto: D2L16G3.9-δ. L’analisi numerica ha l’obiettivo di determinare la qualità del modello di spray scelto attraverso un confronto tra i dati sperimentali e quelli dedotti considerando due diversi modelli di combustione: PSR e ADF. Il modello più accurato è stato quindi scelto per basare un’ulteriore analisi di confronto tra i casi FJ e DFI per quanto riguarda la produzione di particolato. Tutte le simulazioni numeriche sono state definite nel campo della combustione a basse temperature (da 850K a 950K) e per le seguenti concentrazioni di O2 in ambiente: 0%, 15%, 21%.