آنالیز تشکیل قطره آب در روغن در کانال جریان هم محور به روش دینامیک سیالات محاسباتی

Abstract

سیستم‌های دوفازی ابزاری مهم برای تشکیل قطرات محسوب می‌شوند که به دلیل کاربردهای متنوع در چند دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در پژوهش حاضر، فرآیند تشکیل قطره‌ی آب در روغن در یک هندسه هم‌محور با استفاده از روش حجم سیال شبیه‌سازی می‌گردد و تاثیر پارامترهای موثر بر این فرآیند مانند سرعت و دانسیته فاز گسسته و همچنین کشش سطحی مورد بررسی قرار می‌گیرد. از نتایج حاصل برای تولید ذرات کروی گاما-آلومینا به روش قطره‌ی روغن استفاده می‌شود. در این پژوهش با ساخت یک سامانه آزمایشگاهی، عوامل موثر بر فرآیند تشکیل قطره بررسی گردد. نتایج عددی با داده‌های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. خطای اندازه‌گیری برای اندازه قطره حدود 5% و برای کرویت حدود 4% است؛ که نتایج بیانگر دقت و توانایی مدل در شبیه‌سازی این پدیده است. مطالعات نشان می‌دهد که اگر چه پارامترهای ذکر شده تاثیر زیادی روی اندازه قطرات و زمان جدایش دارند اما وابستگی اندازه قطرات به کشش سطحی و دانسیته فاز گسسته بیشتر است. افزایش کشش ‌سطحی موجب افزایش اندازه قطرات و زمان جدایش می‌شود. همچنین، بررسی‌ها نشان می‌دهد که با افزایش دانسیته اندازه قطرات کاهش اما زمان جدایش افزایش یافته است. افزایش سرعت نیز با وجود تاثیر ناچیز، منجر به افزایش اندازه و کاهش زمان جدایش قطرات شده است.