شبیه سازی اسپری مایع در رژیم چکیدن با استفاده از روش سطح تراز

Abstract

تزریق مایع به یک مایع مخلوط نشدنی دیگر و شکست آن و تولید قطرات در بسیاری از فرآیندهای صنعتی نظیر فرآیند جداسازی مایع-مایع از اهمیت اساسی برخوردار است. در این پژوهش فرایند اسپری مایع و تشکیل قطره در رژیم چکیدن با استفاده از یک رویکرد نامیرا در مدل کردن سطح مشترک، شبیه‌سازی می‌گردد و تاثیر پارامترهای موثر بر این فرآیند مانند عدد وبر، عدد اهنسرج و عدد باند مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای دنبال کردن سطح مشترک از روش سطح تراز استفاده می‌شود. برخی کمیت‌ها نظیر فشار و خواص سیال در سطح مشترک ناپیوسته هستند. در این تحقیق، ناپیوستگی‌ها در سطح مشترک با روش سیال مجازی اعمال می‌شود. مشاهده می‌گردد که با افزایش عدد وبر از 0027/0 به 1875/0، طول مایع خروجی حدود 7 درصد افزایش و زمان شکست مایع حدود 52 درصدکاهش می‌یابد. همچنین، با افزایش عدد وبر بازگشت مایع به سمت نازل بعد از جدایش قطره کمتر است. افزایش عدد اهنسرج از 0002/0 به 189/0 باعث افزایش طول مایع خروجی تقریبا به میزان 21 درصد و افزایش زمان شکست به میزان 151 درصد می‌شود. همچنین، در اعداد اهنسرج بزرگ‌تر بازگشت مایع به سمت نازل بیشتر است. افزایش عدد بانداز 7 به 39 باعث کاهش طول مایع خروجی تقریبا به میزان 26 درصد و کاهش زمان شکست به میزان 91 درصد می‌شود. در اعداد باند بزرگ‌تر، بازگشت مایع به سمت نازل کمتر است. نتیجه قابل توجه دیگر، کاهش اندازه قطرات تشکیل شده با افزایش عدد باند می باشد.