Electro-hydrodynamic disintegration of non-conducting liquid jets has been a topic of interest for a long time because of the possible application to fuel atomization. Recently, a series of experimental studies have been performed regarding the electro-hydrodynamic atomization of non-conducting liquids using the charge injection type nozzles. In general, spray current increases with increasing of liquid flow rate and input voltage. However, at the same time, the dielectric breakdown occurs either inside (channel breakdown) or outside (air breakdown) the nozzle depending on the input parameters. Therefore, it is important to find out the optimum operating condition for maximum electron charge.
In this study, as an extension of the previous experimental observations, the electro-charging performance (i.e., spray to total current ratio) of the charge-injection type nozzles has been predicted through numerical simulation. In the present simulation work, the method of Djuric et al. has been adopted, but with modification of the model for the charged particle radius in which the effect of the local charge density has been taken into account. The modified model represents the measured values better than the model of Djuric et al. where the radius (and hence the hydrodynamic mobility) of the changed particles has been considered to be a constant value throughout the calculation.
비전도성 액체 제트의 전기 수력학적 힘을 이용한 미립화는 연료 분무의 적용 가능성으로 인해 많은 관심의 대상이 되고 있다. 최근에는 전하 주입법을 이용한 실험적 연구가 많이 행해지고 있다. 일반적으로 분무 전류는 공급 전압과 유량에 비례한다. 그러나, 조건에 따라 노즐 내외부에서 절연붕괴 현상이 발생하기 때문에 전하 주입을 최대화하기 위한 작동 조건을 알아야 한다. 본 연구에서는 실험적 연구를 바탕으로 수치해석적 방법으로 접근하였다. 대전 입자의 이동도가 일정하다는 Djuric등의 이론의 적용 가능성을 파악한 뒤, 대전 입자의 특성 반지름이 전하 밀도의 영향을 받는다는 수정된 모델을 제시하였다. 그 결과 Djuric등의 모델보다 예측값이 실험값에 훨씬 근접함을 확인할 수 있었다.
