Experimental study of the diesel spray behavior during the jet-wall interaction at high pressure and high temperature conditions

[EN] The potential of diesel engines in terms of robustness, efficiency and energy density has made them widely used as power generators and propulsion systems. Specifically, fuel atomization, vaporization and air-fuel mixing, have a fundamental effect on the combustion process, and consequently, a direct impact on pollutant formation, fuel consumption and noise emission. Since the combustion chamber has a limited space respect to the spray penetration, wall impingement is considered to be a common event in direct injection diesel engines, having a relevant influence in the spray evolution and its interaction with both surrounding air and solid walls. This makes of spray-wall interaction an important factor for the combustion process that is still hardly understood. At cold-start conditions, the low in-chamber pressures and temperatures promote the deposition of fuel in the piston wall, which leads to a boost in the formation of unburned hydrocarbons. Additionally, modern design trends such as the increment of rail pressures in injection systems and the progressive reduction of the engine displacement, favor the emergence of spray collision onto the walls. In spite of the evident relevance of the comprehension of this phenomenon and the efforts of engine researchers to reach it, the transient nature of injection process, its small time scales and the complexity of the physical phenomena that take place in the vicinity of the wall, make challenging the direct observation of this spray-wall interaction. Even though computational tools have proven to be priceless in this field of study, the need for reliable experimental data for the development of those predictive models is present. This thesis is aimed to shed light on the fundamental characteristics of spray-wall interaction (SWI) at diesel-like chamber conditions. A flat wall was set at different impingement distances and angles respect to the spray. In this way, two different kinds of experimental investigations on colliding sprays were carried out: A transparent quartz wall was employed into the chamber to, in isolation, analyze the macroscopic characteristics of the spray at both evaporative inert and reactive conditions, which have been observed laterally and through the wall, thanks to the use of a high-pressure and high-temperature vessel with optical accesses. This same test rig was used in the second kind of experiments, where instead of the quartz plate, a stainless steel wall was used to capture the effect of the operating conditions on the heat flux between the wall and the spray during the injection-combustion events and to determine how spray and flame evolution are affected by realistic heat transfer situations. This wall was instrumented to control its initial in-chamber surface temperature and to measure its variation with time by using high-speed thermocouples. Tests at free-jet conditions were also performed in order to provide a solid comparative base for those experiments.[ES] El potencial de los motores diesel en términos de robustez, eficiencia y la densidad de energía los ha hecho ser ampliamente usados como generadores de energía y sistemas propulsivos. Específicamente, la atomización de combustible, vaporización y mezcla de aire y combustible tienen un efecto fundamental en el proceso de combustión y, en consecuencia, un impacto directo en la formación de emisiones contaminantes, consumo de combustible y generación de ruido. Dado que la cámara de combustión tiene un espacio limitado con respecto la capacidad de penetración del chorro, el impacto de la pared se considera bastante común en motores de inyección directa diésel, que tienen una influencia relevante en la evolución del chorro y su interacción con el aire circundante y las paredes sólidas. Esto hace de interacción chorro-pared, un factor importante para el proceso de combustión que aún es dificilmente comprendido. En condiciones de arranque en frío, las bajas presiones y temperaturas en la cámara promueven la deposición de combustible en la pared del pistón, lo que conduce a un aumento en los niveles de formación de hidrocarburos no quemados. Además, las tendencias modernas de diseño como el incremento de las presiones de rail en los sistemas de inyección y la progresiva reducción en la cilindrada de los motores, favorecen la aparición de colisiones entre chorro y pared. A pesar de la evidente importancia en la comprensión de este fenómeno y los esfuerzos de los investigadores para alcanzarla, la transitoria naturaleza del proceso de inyección, sus pequeñas escalas de temporales y la complejidad de los fenómenos físicos que tienen lugar en las proximidades de la pared, hacen que la observación directa de esta interacción chorro-pared sea un desafío. Aunque las herramientas computacionales han demostrado ser invaluables en este campo de estudio, la necesidad de datos experimentales confiables para el desarrollo de esos modelos predictivos está muy presente. Esta tesis tiene como objetivo arrojar luz sobre las características fundamentales de la interacción chorro-pared (SWI por sus siglas en inglés) en condiciones de cámara similares a las de un motor diesel. Se colocó una pared plana a diferentes distancias de impacto y ángulos con respecto al jet. De esta manera, dos tipos diferentes de investigaciones experimentales sobre chorros en colisión se llevaron a cabo: se empleó una pared de cuarzo transparente en la cámara para, de forma aislada, analizar las características macroscópicas del chorro en condiciones evaporativas inertes y reactivas, que pueden observarse lateralmente y a través de la pared, gracias al uso de una instalación de alta presión y alta temperatura ópticamente accesible. Esta misma instalación se utilizó en el segundo tipo de experimentos en los que se introdujo una pared de acero inoxidable para capturar adicionalmente el efecto de las condiciones de operación en el flujo de calor entre ésta y el chorro durante los eventos de inyección y combustión y para determinar cómo la evolución del chorro y la llama son afectadas por una situación realista de transferencia de calor. Esta pared fue instrumentada para controlar la temperatura inicial de su superficie expuesta a la cámara y medir su variación con el tiempo, utilizando termopares de alta velocidad. Ensayos en condiciones de chorro libre también se realizaron para proporcionar una base comparativa sólida para esos experimentos.[CA] El potencial dels motors dièsel en termes de robustesa, eficiència i la densitat d'energia els ha fet ser àmpliament usats com a generadors d'energia i sistemes propulsius. Específicament, l'atomització de combustible, vaporització i barreja d'aire i combustible tenen un efecte fonamental en el procés de combustió i, en conseqüència, un impacte directe en la formació d'emissions contaminants, consum de combustible i generació de soroll. Atès que la cambra de combustió té un espai limitat pel que fa la capacitat de penetració de l'raig, l'impacte de la paret es considera bastant comú en motors d'injecció directa dièsel, que tenen una influència rellevant en l'evolució del doll i la seva interacció amb el aire circumdant i les parets sòlides. Això fa d'interacció doll-paret, un factor important per al procés de combustió que encara és difícilment comprès. En condicions d'arrencada en fred, les baixes pressions i temperatures a la cambra promouen la deposició de combustible a la paret del pistó, el que condueix a un augment en els nivells de formació d'hidrocarburs no cremats. A més, les tendències modernes de disseny com l'increment de les pressions de rail en els sistemes d'injecció i la progressiva reducció en la cilindrada dels motors, afavoreixen l'aparició de col·lisions entre el doll i la paret. Tot i l'evident importància en la comprensió d'aquest fenomen i els esforços dels investigadors per aconseguir-la, la transitòria naturalesa de l'procés d'injecció, les seves petites escales de temporals i la complexitat dels fenòmens físics que tenen lloc en les proximitats de la paret , fan que l'observació directa d'aquesta interacció doll-paret siga un desafiament. Tot i que les eines computacionals han demostrat ser invaluables en aquest camp d'estudi, la necessitat de dades experimentals fiables per al desenvolupament d'aquests models predictius està molt present. Aquesta tesi té com a objectiu donar llum sobre les característiques fonamentals de la interacció doll-paret (SWI per les seues sigles en anglès) en condicions de cambra similars a les d'un motor dièsel. Es va col·locar una paret plana a diferents distàncies d'impacte i angles pel que fa al jet. D'aquesta manera, dos tipus diferents d'investigacions experimentals sobre dolls en col·lisió es van dur a terme: es va emprar una paret de quars transparent a la cambra per, de forma aïllada, analitzar les característiques macroscòpiques del doll en condicions evaporació inerts i reactives, que poden observar lateralment i a través de la paret, gràcies a l'ús d'una instal·lació d'alta pressió i alta temperatura òpticament accessible. Aquesta mateixa instal·lació es va utilitzar en el segon tipus d'experiments en els quals es va introduir una paret d'acer inoxidable per capturar addicionalment l'efecte de les condicions d'operació en el flux de calor entre aquesta i el dull durant els esdeveniments d'injecció i combustió i per determinar com l'evolució del doll i la flama són afectades per una situació realista de transferència de calor. Aquesta paret va ser instrumentada per controlar la temperatura inicial de la seua superfície exposada a la càmera i mesurar la seua variació amb el temps, utilitzant termoparells d'alta velocitat. Assajos en condicions de doll lliure també es van realitzar per proporcionar una base comparativa sòlida per a aquests experiments.Peraza Ávila, JE. (2020). Experimental study of the diesel spray behavior during the jet-wall interaction at high pressure and high temperature conditions [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149389TESI

Spray/wall interaction analysis on an ECN single-hole injector at diesel-like conditions through Schlieren visualization

[EN] To continuously improve CFD models which simulate spray evolution, breakup and evaporation mechanisms, it is helpful to validate them with results obtained by experimental research. In the present study, a mono-orifice target nozzle from Engine Combustion Network, referred to as Spray D, was investigated at conditions of spray-wall interaction, which actually is a real situation in internal combustion engines that is not frequently analyzed by visualization. A Photron SA-X2 high-speed camera was employed to record the vapor phase development of the spray in an inert atmosphere using a Schlieren imaging single-pass setup. The experiments show that the spreading of the spray along the wall has a behavior fairly similar to penetration at free-jet situations, especially regarding to its susceptibility to the operating conditions and its proportionality to the square root of time once the spray reaches a steady regime interacting with the wall. Furthermore, the spray film thickness was measured at three distances from the spray-wall impact point during the injection event, thereby characterizing that parameter both spatially and temporally. The tests were carried out in a constant pressure-flow facility able to reproduce pressure and temperature conditions, similar to those seen into a diesel engine. In order to observe the behavior of the spray colliding with a wall within this test rig, a system capable to being fitted into it and to holding a fused quartz wall at different injector tip-wall distances and impingement angle configurations, was designed and employed.The authors would like to thank Caterpillar Inc. for their cooperation during the project, as well as the support provided by the “Ministerio de Economía y Competitividad” of the Spanish Government in the frame of the project TRA2015-67679-c2-1-R. Furthermore, the collaboration of Alberto Viera1 and Borja Hurtado in the measurements and setup of the experiment is thanked.Payri, R.; Gimeno, J.; Peraza, J.; Bazyn, T. (2017). Spray/wall interaction analysis on an ECN single-hole injector at diesel-like conditions through Schlieren visualization. En Ilass Europe. 28th european conference on Liquid Atomization and Spray Systems. Editorial Universitat Politècnica de València. 200-207. https://doi.org/10.4995/ILASS2017.2017.4709OCS20020

Cambio estructural y exportaciones hortícolas de México hacia los Estados Unidos: análisis del comportamiento histórico de los principales productos exportados por Sinaloa

El artículo somete a prueba la hipótesis del cambio estructural en términos estadísticos a las series de tiempo de las exportaciones de México a los Estados Unidos, de cinco productos hortícolas (calabaza, berenjena, chile, pepino y jitomate) en los que Sinaloa es líder nacional. Los cinco productos representan alrededor de 46% del valor de las exportaciones hortofrutícolas mexicanas y 94.6% de las realizadas por Sinaloa. Se toman como base dos tipos de series, una en volumen y otra en valor y se analizan los periodos de 1961 a 2005 en el caso de chiles, jitomates y berenjenas; de 1965 a 2005 para pepinos y desde 1966 para calabazas, tomando como fuente los datos de la FAO. Interesa saber si la puesta en marcha del TLCAN en enero de 1994 indujo algún cambio notorio de tendencia que pudiera interpretarse como lo que en estadística se considera cambio estructural. Para ello se aplica la metodología propuesta por Vogelsang y aplicada a economía por Ben-David y Pappel. Los resultados indican que sólo las exportaciones de calabazas en términos de valor y las de berenjenas, tanto en valor como en volumen, podrían sugerir alguna relación con el TLCAN, ya que los años de cambio fueron 1996 y 1997 respectivamente. Sin embargo, se observa que si el TLCAN tuvo alguna influencia, ésta tardó de dos a tres años en aparecer, lo cual debilita la hipótesis de que dicho tratado sirvió para promover las exportaciones hortícolas seleccionadas

Origen y estructura de las sociedades primitivas

En este trabajo se presenta la estructura de las sociedades primitivas, los orígenes del hombre y de la sociedad humana. También los elementos básicos de la estructura social, como el sexo, la edad, el parentesco y el territorio. Además se aborda la organización social, económica y política de bandas, tribus, jefaturas y Estados. Es importante abordar también el tema ideológico en cada una de las sociedades primitivas, como los rituales, la magia, la brujería y la hechicería

Exhumación de la Tahona de Uclés: Estudio médico quirúrgico de noventa individuos

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Cirugía. Fecha de lectura:29 de Octubre 2010

Conocimientos y procesos de técnicas de fundición y sus variantes en aplicación practica

Este trabajo nace de mi interés por las diversas técnicas de fundición que tanto se emplean en el ámbito del sector marítimo, y de recabar y exponer los procesos que ello conlleva. En el capítulo de objetivos expondré los pasos más importantes que voy a desarrollar, diferenciando por una parte el objetivo general, y por la otra, los objetivos de manera más especifica. En el capítulo de revisión y antecedentes, destacare en cuatro apartados principales. El primero trata la evolución histórica de la fundición desde sus orígenes hasta la actualidad; Seguidamente, destacare la normativa y sus posibles cambios, centrándonos en el ámbito a desarrollar; A continuación, destacar los avances sobre las últimas investigaciones; Por último, indicar las tendencias de futuro que se están creando en este sector. En el capítulo de material y métodos he incluido tres apartados. En el primer apartado, trata sobre la empresa que nos ha facilitado el poder desarrollar dicho trabajo; En el segundo apartado, se habla de los materiales y herramientas necesarias para realizar todo el proceso; En el tercer apartado, se desarrollara toda la metodología en el que se explicara dicho proceso. En el capítulo resultado se ha realizado la descripción del proceso de obtención y fundición de una pieza desde la materia prima, en la que se incluye su moldeo, fundición y acabado. En el capítulo conclusiones destaco las conclusiones obtenidas a raíz de la experiencia tanto profesional como académica. En el capítulo bibliografía se citan todas las referencias que nos ha sido necesarias para elaborar dicho trabajo.This work stems from my interest in the various casting techniques employing both within the scope of the maritime sector and to collect and expose the processes involved. In the chapter's objectives focus on developing one of the techniques that is mostly used in the field of the step by step casting, such as lost-wax casting. In the chapter review and background has been developed a descriptive of the scope of work of the company Fornax, including the peculiarities of some processes to be used. In the chapter on methodology have included three paragraphs, bibliographical documentation, field work methodology and the frame of reference. In the frame of reference tell that it is comprised in the Fornax workshops casting. In the result chapter has been the description of the process of obtaining and casting of a piece from scratch, which includes its molding... In the chapter conclusions highlight the conclusions drawn as a result of both professional and academic experience. In the chapter bibliography is attached web references

Effect of the nozzle holder on injected fuel temperature for experimental test rigs and its influence on diesel sprays

[EN] One of the test boundary conditions whose control is necessary for both experimental and numerical studies about the automotive engines research field is the temperature of the fuel inside the injector body during the injection. However, it is a difficult parameter to be directly measured in a non-intrusive way due to the injector architecture and the nature of the standard experiments that are done to characterize sprays. An experimental analysis is performed in this work employing a continuous flow test chamber, normally used in the optical diagnosis of diesel sprays, in order to compare and characterize two different designs for the nozzle holder of the test rig. The first one consisted in an aluminum holder that coats the nozzle until its tip, while the second one is made of steel and only supports the nozzle without covering it from the environment. The employed methodology was to set the test rig at a wide range of thermodynamic conditions inside the vessel such as ambient temperature and density and also the coolant temperature at the outlet of the injector casing for both cooling pieces. In this case, a dummy injector provided with a thermocouple was used to measure the tip temperature. In this way, correlations are obtained to estimate the injector body temperature out of the measurement points. Further experiments with a real single-hole diesel injector, controlling its tip temperature according to the previous results, are also discussed in this article in order to analyze the effect of this parameter on the spray evaporation process. Liquid length at inert conditions and both ignition delay and lift-off length at reactive ones were measured employing the same test vessel. All those parameters showed to be shortened with an increment of injected fuel temperature, and the lower the ambient temperature, the stronger this influence is.The author(s) disclosed receipt of the following financial support for the research, authorship, and/or publication of this article: This work was supported by "Ministerio de Economia y Competitividad" of the Spanish Government in the frame of the project "Estudio de la interaccion chorro-pared en condiciones realistas de motor (SPRAY WALL)," Ref. TRA2015-67679-c2-1-R. Moreover, the optical equipment employed in the project was purchased with investment from "Ministerio de Economia y Competitividad" FEDER-ICTS-2012-06 project. J.E.P. was supported through contract FPI-S2-2016-1362 of "Programa de Apoyo para la Investigacion y Desarrollo (PAID)" of Universitat Politecnica de Valencia.Gimeno, J.; Marti-Aldaravi, P.; Carreres, M.; Peraza, JE. (2018). Effect of the nozzle holder on injected fuel temperature for experimental test rigs and its influence on diesel sprays. International Journal of Engine Research. 19(3):374-389. https://doi.org/10.1177/1468087417751531S37438919

Los factores determinantes del comportamiento innovador de las cooperativas: un análisis para el caso de Castilla y León

Las cooperativas tienen una larga trayectoria histórica en la economía española y han demostrado su capacidad para competir frente a las empresas tradicionales en el mercado. Para mantener esa capacidad, además de aprovechar las ventajas competitivas vinculadas con su idiosincrasia como empresas de la economía social, deben tener en consideración que la economía está crecientemente globalizada y, cada vez más, basada en el conocimiento, en especial, el de contenido tecnológico. Consecuencia de lo anterior, la capacidad innovadora aparece con un aspecto clave para hacer frente a sus competidores. En este artículo se caracteriza el comportamiento innovador de las cooperativas en Castilla y León y se analizan los factores internos y externos que afectan a su desempeño innovador, tomando como base los datos de una encuesta realizada a 581 cooperativas de la citada comunidad autónoma. Los resultados del análisis empírico realizado, que se lleva a cabo mediante regresión logística binaria multivariante sobre distintos tipos de innovación, permiten identificar la dimensión de las organizaciones, la existencia de planificación, las actividades de I+D y el capital humano como los principales factores determinantes

Experimental study of the injection conditions influence over n-dodecane and diesel sprays with two ECN single-hole nozzles. Part I: Inert atmosphere

In this research, two Engine Combustion Network (ECN) mono-orifice nozzles, referred to as Spray C and Spray D. respectively, were analyzed by performing visualization tests through Schlieren and Diffused Backlight Illumination (DBI) techniques under a wide range of ambient conditions in a non-reactive atmosphere. Spray C presents a straight nozzle designed with a sharp fillet in opposition to Spray D that has similar hydraulic properties, but with a convergent nozzle construction and a smoother corner. The experiments were carried out injecting two distinct fuels at different injection pressure ranges, from 50 MPa to 150 MPa with n-dodecane and to 200 MPa for diesel. The images were processed with Matlab home-built routines to calculate parameters as spray penetration, spreading angle, quasi steady liquid length, as well as the spray penetration derivative respect to the square root of time, presented in this document as R-parameter. The results showed a clear influence of nozzle geometry in all measured parameters, due mainly to the nature of Spray C to cavitation, which increase the spreading angle and consequently a reduction in vapor penetration. On the other hand, fuel properties also affected spray penetration due to its dependency on viscous forces expressed in terms of the Reynolds number and its volatility in case of liquid length. This last parameter was calculated employing two processing methodologies, finding a good general agreement between them.This work was supported by "Ministerio de Economia y Competitividad" of the Spanish Government in the frame of the projects "Estudio de la interaccion chorro-pared en condiciones realistas de motor", Ref. TRA2015-67679-c2-1-R. Moreover, the optical equipment employed in the project was purchased with investment from "Ministerio de Economia y Competitividad" FEDER-ICTS-2012-06.Gimeno, J.; Bracho Leon, G.; Marti-Aldaravi, P.; Peraza, JE. (2016). Experimental study of the injection conditions influence over n-dodecane and diesel sprays with two ECN single-hole nozzles. Part I: Inert atmosphere. Energy Conversion and Management. 126:1146-1156. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.07.077S1146115612