Дробление капель зависит от соотношений сил, действующих на
них. Если сила сопротивления среды (воздуха) больше, чем сила по-
верхностного натяжения, то воздух проникает внутрь капли и разбива-
ет ее на капли меньшего диаметра. Критическое (минимальное) значе-
ние числа Вебера, при котором происходит дробление капли, равно [1]
We
def
=
ρ
в
u
2
к
a
к
σ
=
8
С
f
,
(5)
где
σ
— коэффициент поверхностного натяжения для топлива. В зави-
симости от числа We отличают различные механизмы дробления ка-
пель [1]. В данном случае используется подход Райтца–Дивакара [5],
согласно которому выделяются два режима распада капли: при низкой
и высокой скоростях обтекания. При этом предполагается, что при
We
>
6 капля всегда имеет тенденцию к распаду.
Испарение капли топлива описывается моделью, предложенной
Дуковичем [6] и апробированной в CFD-коде FIRE [3]. Следует от-
метить, что метод основан на традиционном подходе, предусматри-
вающем аналогию между законами массообмена (закон Дальтона) и
теплоотдачи (закон Ньютона), а также равенство чисел Нуссельта и
Шервуда. Метод был разработан в МГТУ им. Н.Э. Баумана профессо-
ром Д.Н. Вырубовым. Подробное описание алгоритма расчета испаре-
ния капли на базе такого подхода дано в работе [1].
Важным фактором при расчетах процесса впрыскивания топлива
во впускную систему двигателя является учет взаимодействия капель
топлива со стенкой. Поведение капли топлива при контакте с твердой
поверхностью зависит от нескольких параметров: скорости капли при
контакте, ее диаметра, свойств топлива, шероховатости поверхности
стенки и ее температуры. При низких скоростях капля прилипает к
поверхности стенки или топливной пленки (при ее наличии), а при
высоких скоростях образующаяся над поверхностью капли прослой-
ка испарившегося топлива приводит к отражению капли от стенки.
Согласно данным работы [3], условием перехода между этими режи-
мами является критическое значение числа Вебера We
кр
= 80
. При
этом отражение капли происходит, если We
<
We
кр
. Предполагается,
что при низких значениях числа Вебера We продольная составляющая
скорости капли не меняется, а составляющая, нормальная к стенке,
изменяется на величину, пропорциональную величине числа Вебера
до (We
in
) и после (We
out
) столкновения:
We
out
=
C
1
We
in
e
−
C
2
We
in
.
(6)
Здесь
С
1
= 0
,
687
,
С
2
= 0
,
04415
— эмпирические константы.
8 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 4
