Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 UDK - UDC 621.43.01:004.94 Izvirni znanstveni članek - Original scientific paper (1.01) Analiza tokovnih struktur v vstopnem sistemu motorjev -primerjava rezultatov meritev in numerične simulacije Analysis of the In-Cylinder Flow Structures Generated by the Engine Induction System - a Comparison of Experimental and Simulated Data Samuel Rodman Oprešnik - Sašo Prijatelj - Tomaž Katrašnik - Ferdinand Trenc - Frančišek Bizjan V prispevku so prikazani rezultati numerične analize - simulacij na osnovi računalniške dinamike tekočin (RDT) in meritev hitrostnega polja v vstopnem sistemu motorja z notranjim zgorevanjem z uporabo laserskega Dopplerjevega anemometra (LDA). V ta namen je bil izdelan stekleni osmerokotni model valja, ki je po geometrijski obliki podoben valju resničnega motorja. Premičen bat je tokovne razmere na modelu se bolj približal resničnim razmeram pri pravem motorju. Ugotovljeno je dobro ujemanje izračunanih in izmerjenih rezultatov pri določitvi tokovnih struktur, hitrostnega polja v valju in pri določitvi pretočnega koeficienta v vstopnem ventilu motorja. Raziskava je tudi pokazala, da je mogoče z numerično analizo RDT-jem razmeroma dobro napovedati dogajanje v valju motorja in izboljšati razumevanje pojavov, ki spremljajo polnjenje valja motorja. © 2005 Strojniški vestnik. Vse pravice pridržane. (Ključne besede: motorji ZNZ, računalniška dinamika tekočin, CFD, polja hitrostna, anemometri Dopplerjevi laserski) A comparison and analysis of laser Doppler anemometry (LDA) measurements and a computed fluid dynamics (CFD) simulation of the in-cylinder flow structures generated by an engine induction system is presented in this paper. An octagonal glass model with a moving piston complementary to a real engine cylinder was applied in the analysis. Good agreement between the measured and simulated patterns of the flow structures and the inlet-valve discharge coefficients was obtained. In general, this study shows that in-cylinder CFD predictions yield reasonably accurate results that help to improve the knowledge of the airflow characteristics during the intake stroke. CFD therefore represents an effective design tool for developing less-polluting and more efficient internal combustion engines. © 2005 Journal of Mechanical Engineering. All rights reserved. (Keywords: internal combustion engine, computational fluid dynamics, CFD, air flow characteristics, laser Doppler anemometry) 0 UVOD 0 INTRODUCTION Kakovost zgorevanja v valju ottovega in In order to reduce harmful exhaust emissions dizelskega motorja z notranjim zgorevanjem močno and increase the efficiency of internal combustion vpliva na nastanek škodljivih emisij v ostankih engines, fundamental knowledge of in-cylinder fluid zgorevanja, zato je dobro poznavanje tokovnih razmer motion is required, since it significantly affects the v valju motorja z notranjim zgorevanjem neobhodno. combustion process in both SI and CI engines. It is Strukture turbulentnega toka v valju motorja so well known that the structure of the turbulent flow pomembne tako za začetek kakor tudi za celotno obdobje field of the fresh charge is a determining factor in the trajanja zgorevanja in njegovo učinkovitost [1]. initiation, the rate of propagation, and the efficiency Velikostni red turbulentnih struktur je različen: od of the combustion process in an internal combus- največjega, ki ga omejuje geometrijska oblika tion engine [1]. The turbulent length scales range zgorevalnega prostora, pa vse do najmanjših, pri katerih from the largest, which are limited by the physical prevladuje molekulska difuzija. Vrtinčni tok zgorevalne constraints of the combustion chamber, to the small- zmesi, ki ima poudarjen vrtinec v obodni in/ali vzdolžni est, which are governed by molecular diffusion. A 744 Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 smeri valja je stabilnejši, razpada počasneje in zato koristno pomaga pri učinkovitem mešanju goriva in zraka ter zgorevanja tudi v kasnejših obdobjih zgorevanja ([2] in [3]). Zato je za razvoj sodobnih motorjev, še posebno glede zmanjšanja škodljivih emisij v izpušnih plinih, izredno pomembno dobro razumevanje časovnega in krajevnega razvoja tokovnih struktur med vtekanjem in stiskanjem delovne snovi v valju [4]. Pri določanju oblike toka v valju, ki je predvsem posledica oblike vstopnega kanala in pogojev delovanja motorja, so bili do sedaj največkrat uporabljeni rezultati preizkusov na mirujočem valju oziroma modelu valja (npr. v objavah [5] in [6]). Kasneje so bili osnovnim podatkom dodani še dodatni parametri, ki so bolje opisovali integralni tok v valju [7]. Z rezultati eksperimentalnega dela, ki je bilo podprto s preprostimi fenomenološkimi modeli, podobne sta razvila za potrebe svojih raziskav Davis in soavtorji [8] in Murakami in soavtorji [9], je bilo mogoče določiti osnovne parametre, ki določajo tokovno polje v valju motorja. Pomembno prednost omenjenega načina kombiniranega reševanja odlikuje enostavnost in majhna poraba raziskovalnega časa, medtem ko pomeni manjša podrobnost opisa tokovnih struktur večjo pomanjkljivost, ki nas lahko pripelje tudi do napačnih rezultatov in sklepov. Velik korak pri natančnem preizkusnem določanju hitrostnega polja v mirujočem valju pomeni uvedba laserske Dopplerjeve anemometrije (v nadaljevanju LDA) ([10] in [11]). Rezultati so bistveno natančnejši od rezulatov, ki so bili izmerjeni s starejšimi ustaljenimi preizkusnimi metodami. Vpogled v tokovno dogajanje v valju omogočijo tudi sodobne 3D numerične simulacije (v nadaljevanju modeli RDT), s katerimi lahko rešimo ustrezne tokovne enačbe in izračunamo podrobne vrednosti povprečnih hitrosti toka in značilnosti turbulentnega hitrostnega polja. Pri uporabi modelov RDT moramo upoštevati posebnosti nestalnega toka, vpliv visokega Reynoldsovega števila toka in izjemno zamotane oblike trdnin - sten pretočnih kanalov, ventilov in valja. V zadnjem času lahko v strokovni literaturi za potrebe določitve tokovnega polja v valju (tudi delujočega motorja) zasledimo (npr. [12] in [13]) tudi pogosto uporabo metode določanja hitrosti delcev toka z analizo optičnih posnetkov - DHD (PIV). Njena prednost je, v primerjavi z drugimi preizkusnimi metodami, v trenutnem in ne samo časovno povprečenem prikazu celotnega tokovnega stanja v valju. Ima pa metoda DHD tudi pomanjkljivosti: zahteva velike moči laserjev, sorazmerno velike dodatne delce za sipanje svetlobe, ki zaradi svoje well-defined swirl and/or tumble flow structure is more stable than other large-scale in-cylinder flows and, therefore, it can break up later during the cycle, giving higher turbulence during combustion ([2] and [3]). Therefore, a good understanding of the evolution process of fluid motion in internal combustion engines is critical when the development of advanced engines with the most attractive operating and emission characteristics is concerned [4]. Simple experimental tests in steady-state flow rigs have been widely used to determine the flow motion generated by induction systems (see, for example, [5] and [6]). Some supplementary parameters to evaluate the bulk motion of in-cylinder flow were defined more recently [7]. In conjunction with simple phenomenological models, such as those de-veloped by Davis et al [8] and Murakami et al [9], these experimental procedures helped to determine several fundamental variables that define the flow inside the cylinder. Simplicity and a moderate con-sumption of time are the advantages of this type of approach. However, the information provided is not detailed enough, and the assumptions made can lead to inaccurate results. A more accurate experimental technique is the measurement of the velocity field in a steady-flow test rig using laser Doppler velocimetry (LDV) ([10] and [11]). This method provides high-quality results and more information than other con-ventional methods. Another approach for getting an insight into the in-cylinder flow is the application of three-dimensional numerical simulation codes (CFD models), that are efficient in solving the gov-erning flow equations, and thus provide a detailed description of the mean velocity and the turbulent velocity fields. When applied to internal combus-tion engines, the CFD models have to consider the specific problems linked to the unsteady flows, the high Reynolds numbers involved, and the highly complex geometry of the solid boundaries. Many authors (see, for example, [12] and [13]) have applied the PIV (Particle Image Velocimetry) method to determine the flow patterns in cylinders, since it produces whole field data relating to a par-ticular instant of the observed time rather than a phase-average. However, high laser-power levels and relatively large seeding particles are required to achieve satisfactory results; on the other hand, large particles introduce measurement errors due to iner-tial effects [14]. The aim of this study was to validate the ac-curacy of the CFD simulations of the in-cylinder Analiza tokovnih struktur v vstopnem sistemu motorjev - Analysis of the In-Cylinder Flow Structures 745 Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 vztrajnosti ne sledijo toku in tako vnašajo večjo merilno negotovost [14]. Namen predstavljenega dela je, da ovrednotimo natančnost uporabljene simulacije RDT in raziščemo njeno uporabnost ter omejitve pri določitvi tokovnega polja v valju motorja z uporabo preizkusne metode LDA. Zahtevnost in različnost oblike vstopnega sistema za različne motorje onemogoča preprost prenos ekstrapolacije dobljenih rezultatov opravljenih preizkusov na druge motorje [15], pačpa je zelo primeren in pogosto uporabljan pri optimizaciji oblike vstopnega, izpušnega sistema in zgorevalnega prostora opazovanega motorja. Zato je bil izdelani model steklenega valja motorja ustrezno obdelan in pripravljen za uporabo v simulacijski kodi CFX [16]. Opravljena in prikazana analiza ima dva cilja: 1) da preveri uporabnost in natančnost izračunanega pretočnega koeficienta in 2) da preveri uporabnost rezultatov računske simulacije RDT tokovnih struktur v valju motoja. Pretočni koeficient vstopnega ventila motorja pomembno vpliva na količino v valj motorja vnesene sveže snovi in s tem tudi na moč in emisijo škodljivih snovi v izpušnih plinih. Obenem je tudi pomemben vstopni podatek pri računanju z nič in enorazsežnimi simulacijskimi modeli. Žal je njegova računska določitev praktično nemogoča zaradi izredne zapletenosti toka skozi ventil. 1 PREGLED UPORABLJENIH PREIZKUSNIH METOD 1.1 Opis preizkusne naprave Merilna naprava, katere posnetek je prikazan na sliki 1 in s katero so bili opravljeni vsi predstavljeni preizkusi, sestoji iz pet pomembnejših sestavnih delov: - sistema LDA za merjenje hitrosti v modelu valja, - računalniško vodenega položajnega sistema za uporabljeno merilno lečo LDA, - sistema merilnikov diferenčnega tlaka v modelu valja, - enote sesalnika za prah z elektronsko nastavljivo frekvenco vrtenja - nastavljivim tokom zraka in nastavljivim poljubnim tlačnim padcem v vstopnem ventilu, - kovinske - izvirne glave primerjalnega motorja, ki je bila pritrjena na stekleni model valja; omogočena je poljubna nastavitev pretočne špranje v ventilu. Za potrebe raziskav je bil iz optičnega stekla izdelan osmerostrani model valja dizelskega tlačno polnjenega motorja MAN D0926 LOH15 z delovno flows with laser Doppler anemometry (LDA) meas-urements and explore the applicability and the limi-tations of the CFD representation of the in-cylinder flow pattern. The complexity of the fluid motion in IC engines makes it difficult to extrapolate experi-mental results from one engine geometry to another [15]; therefore, validated and calibrated CFD simulation codes are gaining popularity when the optimi-zation of the combustion-chamber geometry, the in-duction and exhaust system geometry, etc., is con-cerned. Therefore, a cylinder model with optical access was built, and its geometry was simultaneously implemented into the CFX (AEA Technology) simulation code [16]. The presented analysis has two goals: 1) to analyze the accuracy and applicability of the simulated intake-valve discharge coefficient and 2) to analyze and explore the applicability of the CFD simulations to predict the in-cylinder flow structures. The intake-valve discharge coefficient is a fundamental variable that substantially influences the quantity of fresh air in the cylinder, and there-fore the engine performance and the emission of pol-lutants. It is also an important input parameter for all zero- and one-dimensional engine-simulation models. An analytical determination of the flow coeffi-cients is not possible due to the complexity of the fluid flow. 1 EXPERIMENTAL METHODS 1.1 Experimental equipment The measurement equipment used for all the experiments is presented in Fig.1; it consists of five general components: - an LDA system for in-cylinder velocity measure-ments - a computer-controlled positioning system for an applied optical probe - a gauge-pressure measurement system - a vacuum-cleaner suction unit to set the appropri-ate air flows and pressure drops across the cylin-der and cylinder head - a real engine cylinder head attached to the glass model of the cylinder; the setting of an arbitrary intake-valve clearance and any piston-crown position is possible. An octagonal model cylinder made of optical glass (similar to the cylinder of the four-stroke 6.871 l turbocharged and aftercooled MAN D0826 LOH15 746 Rodman Oprešnik S. - Prijatelj S. - Katrašnik T. - Trenc F. - Bizjan F. Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 prostornino 6,871 dm3. Podrobnosti lahko najdemo v magistrskem delu Prijatelja [17]. Natančna računalniško vodena položajna naprava s koračnimi motorji (natančnost ± 0,01 mm) je omogočala natančno nastavitev, ponovljivost lege izbranih merilnih točk in meritev tretje komponente prostorskega vektorja hitrosti. Trorazsežno hitrostno polje je bilo določeno v 165 izbranih točkah notranjosti modela valja za različne nastavitve odprtja vstopnega ventila. Z uporabo elektronsko krmiljenega ventilatorja sesalnega stroja je bilo mogoče nastaviti različne pretočne količine zraka pri izbranem tlačnem padcu v vstopnem ventilu in tako umetno ustvariti razmere, kakršne so pri dejanskem motorju. Za merjenje hitrosti toka je bil uporabljen dvožarkovni LDA za sočasno merjenje dveh komponent hitrosti izdelovalca TSI z imensko močjo 4 W, ki pa je deloval dejansko z 1 W. S pomočjo položajne naprave in zavrtitvijo optične leče za 90° je bilo mogoče določiti tudi tretjo komponento hitrosti v isti merilni točki. Dodatno sipanje svetlobe in obravnavo večjega vzorca podatkov v vsaki merilni točki je zagotavljalo dodajanje drobnih kapljic glicerina v vstopni zračni tok. Natančnost LDA je bila preverjena pri ustaljenem načinu delovanja z vrtljivo ploščo; pri hitrosti 25 m/s je bil odstopek manjši od 0,2 %. Razporeditev merilnih mest v opazovanih vodoravnih prereznih ravninah modela valja bo prikazana v poglavju 3. Payri in soavtorji [18] so ugotovili, da oblika čela bata, oziroma oblika zgorevalnega prostora v batu, nimata pomembnega vpliva na obliko toka v času celotnega sesalnega in vsaj v začetku takta stiskanja. O podobnih ugotovitvah poročajo tudi Zhu in soavtorji [19], ki poleg omenjenega tudi ugotavljajo, da je vpliv oblike kotanje v batu pri hitrotekočih dizelskih motorjih pomemben šele v zadnji fazi postopka stiskanja delovnega zraka, ko se pojavi prečno iztiskanje zraka iz čela bata v notranjost zgorevalne kotanje v batu. Tudi Arcoumanis in soavtorji [20] ter Wakisaka in soavtorji [21] ugotavljajo, da oblika zgorevalnega prostora nima vpliva na obliko tokovnega polja pri polnjenju valja motorja. Tako lahko ugotovimo, da zaradi poenostavitve oblike čela bata (ravna površina) pri opravljenih preizkusih ni trpela kakovost dobljenih rezultatov numerične simulacije RDT niti rezultati preizkusnih raziskav v modelu valja. V tem prispevku je bil pretočni koeficient polnilnega ventila izmerjen v pogojih ustaljenega toka in mirujočega bata. Podobni način so uporabili diesel engine) with a moving piston and with an attached real metal cylinder head was applied for the experimental analysis. Details of the design and the experimental procedure can be found in the work of Prijatelj [17]. An accurate (accuracy ± 0.01 mm) posi-tioning system controlled by a PC with stepper motors ensured the repeatability of the selected meas-urement points and the measurement of the third flow-velocity component. The velocity field in the whole cylinder was determined for selected intake-valve lifts. The speed-controlled fan of a vacuum cleaner made possible settings of the pressure drop in the inlet valve as well as air mass-flows that corresponded to realistic engine operation under diverse running conditions. A two-component laser Doppler anemometer (LDA) for simultaneous measurement of two velocity components (blue and green beams), manufactured by TSI with a rated power of 4 W, but operating at approximately 1 W, was applied for the experiments. The third velocity component was measured by a simple turning of the optical probe by 90 degrees. Glycerin drops were introduced in the air-flow as seeding particles to ensure an appropriate number of sampled data to determine the flow-velocity components. The accuracy of the applied LDA was previously tested with a rotating disc: at a velocity of 25 m/s the error was smaller than 0.2 %. The determination of the observed horizontal measurement planes in the cylinder and the position of the measurement points will be given in the 3. section. According to Payri et al [18], the piston-crown geometry (facing the combustion chamber) has little influence on the in-cylinder flow during the entire intake stroke and during the first part of the compression stroke; this conclusion also corresponds to the results published by Zhu et al [19], who reported that the effects of the geometry of the piston bowl pip for a high-speed direct-injection diesel engine become more pronounced late in the compression stroke due to the squish. Furthermore, Arcoumanis et al [20] and Wakisaka et al [21] reported that the geometry of the combustion chamber is not significant when the air flow inside the cylinder during the intake stroke is analyzed. Hence, it can be concluded that the quality of the results obtained with the simplified geometrical model of the piston (flat piston crown) applied for CFD and experimental analyses are not affected by this simplification. The results of the measurements and computations of the steady-flow discharge coefficient are presented in the second part of the presented Analiza tokovnih struktur v vstopnem sistemu motorjev - Analysis of the In-Cylinder Flow Structures 747 Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 Sl. 1. Preizkusna naprava za meritev hitrostnega polja v modelu valja Fig.1. Experimental setup for in-cylinder velocity measurements tudi drugi avtorji ([22] do [24]), medtem ko sta Fukutani in Watanabe [25] potrdila dobro ujemanje med statičnimi in dinamičnimi vrednostmi pretočnega koeficienta. 2 NUMERIČNE SIMULACIJE VTOKA V VALJ Natančnost izračunanih rezultatov je močno odvisna od geometrijske podobnosti modela pretočnih kanalov, ventila in valja, ki so bili uporabljeni pri računskem modelu. Z uporabo Microscribe 3 D kopirne roke in programom računalniško podprtega načrtovanja (RPN) so bili obrisi pretočnih površin notranjosti valjeve glave označeni in kasneje s programom za 3 D modeliranje Mechanical Desktop ponovno spremenjeni v dejansko obliko pretočnih kanalov motorja. ki je bila primerna za obravnavo v programskem paketu RDT. Ta omogoča ob upoštevanju predpisanih robnih pogojev rešitev gibalnih enačb in izračun značilnosti dinamike zračnega toka (RDT). Natančnost izračunanih rezultatov je odvisna od gostote računske mreže in izbranega turbulentnega modela. Primer izbrane oblike in gostote računske mreže v izbranem vzdolžnem prerezu modela vtočnega kanala in valja, je prikazan na sliki 2. Payri in soavtorji [18] so na podlagi preizkusnega dela ugotovili, da predpostavka izotropne turbulence v običajnem study. A similar experimental procedure was also pro-posed by other authors ([22] to [24]), while Fukutani and Watanabe [25] confirmed good agreement be-tween the static and dynamic discharge coefficient. 2 NUMERICAL SIMULATIONS OF THE INTAKE FLOW The quality of the computed results strongly depends on the applied geometry of the engine intake channel and the cylinder. An appropriate ge-ometry of the engine intake channel was therefore transferred to the 3D model, applying the CAD code. A 3D contour of the real engine system was pre-cisely copied by the measurement arm Microscribe 3D and then transformed into a realistic engine ge-ometry by applying a computer program for 3D modeling - Mechanical Desktop. The channel, cyl-inder, valve etc., geometry model was finally transferred into the CFX program package applied for the numerical evaluation of the flow dynamics (CFD) by solving momentum equations and by considering the prescribed boundary conditions. The accuracy of the computed results mostly depends on the den-sity of the computational mesh and on the suitabil-ity of the applied turbulent model. The details of the applied mesh configuration in one longitudinal sec-tion of the observed inlet channel and cylinder are presented in Fig.2. The standard k–e turbulence 748 Rodman Oprešnik S. - Prijatelj S. - Katrašnik T. - Trenc F. - Bizjan F. Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 modelu k-e ne prinaša večjih napak pri izračunu tokovnih razmer v valju motorja - posebno primerna je za modeliranje toka v zgorevalnih prostorih brez poudarjenega vrtinčnega toka oziroma brez izrazite prečne komponente hitrosti. S tem je bila potrjena tudi upravičenost uporabe turbulentnega modela k-e tudi v obravnavanem primeru pri reševanju diskretiziranih Navier-Stokesovih enačb. Tudi izbira robnih pogojev je bila v prikazanem primeru podobna ustrezni izbiri drugih avtorjev (npr. Payri [18]): robni pogoj nespremenljivega tlaka je bil predpisan na vstopu in izstopu zračnega toka v model valja, medtem ko sta bila za stene valja in vstopnih kanalov predpisana adiabatni in robni pogoj brez zdrsa (obodna hitrost tekočine ob steni je enaka 0). Poleg tega je bila predpisana tudi stalna vrednost temperature zraka na vstopu in predpostavka nestisljivega sredstva. Ta predpostavka ni vnesla v izračun gostote zraka pomembnejše napake, ker so bile tudi ustrezne spremembe tlaka (podatek) v pretočnem prerezu ventila zelo majhne (tlačno razmerje v ventilu znaša 0,97 do 0,99). Običajni turbulentni model k–e je bil uporabljen tudi pri izračunu (modeliranju) pretočnega koeficienta. Vrednosti za turbulentno kinetično energijo k in raztrosno hitrost kinetične energije e je model was applied to solve the discretized Navier-Stokes equations, since Payri et al [18] experimen-tally verified that the isotropic turbulence assump-tion of the standard k–e model is reasonably accu-rate for calculations of the in-cylinder flow, particu-larly in quiescent combustion chambers where there is no strong interaction between swirl and squish and, more generally, in zones of the cylinder where the radial flow does not dominate the flow pattern. In accordance with other publications (see also [18]), constant pressure boundaries were as-signed to the flow inlet and outlet, whereas no-slip and adiabatic boundary conditions were applied on solid boundaries. The measured temperature was assigned to the intake-flow boundary condition, and the non-compressible flow was assumed during the computation procedure due to a very small air density change being the con-sequence of very small pressure fluctuations in the intake valve (the pressure ratio in the inlet valve was 0.97 to 0.99). The values for the turbulent kinetic energy k and the velocity dissipation of the kinetic energy e should also be prescribed at the flow inlet boundary condition. The option “default intensity and autocompute length scale” was assumed for the performed computations due Sl. 2. Primer uporabljene računske mreže v vzdolžnem prerezu modela vstopnega kanala in valja Fig.2. Details of the computational mesh in the longitudinal section of the inlet channel and cylinder Analiza tokovnih struktur v vstopnem sistemu motorjev - Analysis of the In-Cylinder Flow Structures 749 Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 bilo treba določiti na vstopnem robnem pogoju. Zaradi nepoznavanja teh vrednosti je bila privzeta intenziteta in izračunana dolžinska skala, kar pa na srečo ni imelo bistvenega vpliva na izračunano strukturo toka. 3 PRIKAZ IN OBRAVNAVA REZULTATOV 3.1 Tokovno polje in potek hitrosti v valju motorja V sklopu preizkusnih raziskav so bili na 33 različnih merilnih mestih v petih vodoravnih - prečnih ravninah osmerostranega valja (torej skupno v 165 točkah) izmerjene po tri komponente vektorja hitrosti toka. Več točk v vsaki ravnini ni bilo mogoče izmeriti zaradi poševne postavitve steklenih sten modela. Na sliki 3 je prikazan potek oziroma primerjava izmerjenih in izračunanih hitrosti v prečni ravnini x - y, ki je oddaljena 120 mm od vrha valja. Iz diagrama lahko povzamemo, da: - se lega središča izračunanega vrtinca le malo razlikuje od lege središča vrtinca toka, ki je bil izmerjen z meritvami LDA, - se absolutna velikost izračunanih in izmerjenih vrednosti vektorjev hitrosti v opazovani ravnini precrej dobro ujema z vrednostmi meritev. Obodno gibanje (kroženje v prečnih ravninah) sveže polnitve v valju je zelo pomembno za pravilno to a lack of any appropriate information. Fortu-nately, their choice has little effect on the flow structure for the observed case. The standard turbulent k–e model was also applied to compute the flow-discharge coefficient. 3 RESULTS AND DISCUSSION 3.1 Flow pattern and velocity field within the cylinder Three components of the velocity vectors were measured in the octagonal glass cylinder model at 33 different measurement points and in 5 different cylinder transverse planes (altogether at 165 loca-tions). Fig. 3 represents the computed and meas-ured velocity vectors in the x-y plane, 120 mm from the cylinder top (z – axis). It can be concluded from this diagram that: - the positions of the calculated and measured vortex center nearly coincide - the size of the computed and measured velocity vectors (length of particular indicated velocity vector) are similar within the observed plane Tangential motion (in the transverse cylin-der planes) of the fresh charge is very important for appropriate air-fuel mixing, and therefore for effec-tive combustion. Thus, the swirl ratio or the swirl Sl. 3. Primerjava izmerjenih in izračunanih vektorjev hitrosti v prečni ravnini valja 120 mm od vrha (smer z); temnejše puščice - meritev, svetlejše puščice - računska simulacija Fig. 3. Comparison of measured and computed velocity vectors in the cylinder transverse section 120 mm from the top (direction z); black arrows - experiment, light arrows - numerical simulations 750 Rodman Oprešnik S. - Prijatelj S. - Katrašnik T. - Trenc F. - Bizjan F. Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering 51(2005)12, 744-756 ,|