بررسی زاویه تماس در شبیه‌سازی برخورد قطره به سطح جامد در روش حجم سیال

Abstract

در مطالعۀ حاضر، به بررسی مدل‌های زاویۀ تماس در پیش بینی رفتار قطره پس از برخورد به سطح جامد پرداخته و با هم مقایسه می‌شوند. دوفاز غیرقابل تراکم، مخلوط نشدنی و سیال‌ها نیوتنی فرض شده اند. برای شبیه‌سازی فصل مشترک بین دوفاز از روش حجم سیال تابع رنگ (CF_VOF) در نرم‌افزار متن باز اپن فوم استفاده شده است. مدل‌های مختلف زاویۀ تماسی همچون: مدل تانر و مدل یوکویی در این نرم افزار پیاده و با مدل‌های موجود در آن همچون: مدل زاویه تماس استاتیکی و دینامیکی مقایسه شده‌است. این مطالعه نشان می‌دهد مدل زاویۀ تماس استاتیکی با وجود سادگی بهترین مدل برای پیش بینی رفتار قطره در محدودۀ وسیعی از شرایط مختلف برخورد قطره به سطح جامد است. نشان داده شده ویسکوزیتۀ سیال در تعیین نوع الگوی برخورد قطره تاثیرگذار است و با افزایش ویسکوزیتهً سیال انرژی بیشتری برای برخاست دوباره قطره از سطح لازم است. همچنین ناپایداری کلوین- هلمهولتز ناشی از اختلاف سرعت بین دو فاز قطره و هوا، بعنوان عاملی در تغییر شکل فصل مشترک بوده و با ایجاد طول موج‌هایی روی سطح مشترک در شبیه‌سازی‌ها دیده شده است.