پیاده سازی نظریه ناپایداری هیدرودینامیکی خطی بر روی لایه سیال مخروطی توخالی خروجی از یک انژکتور جریان چرخشی

پدیده ناپایداری و تجزیه جت های سیال به خاطر کاربرد فراوانی که این جت ها در صنعت دارند، همواره مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. یکی از موضوعاتی که بسیار مورد توجه قرارگرفته است، بحث دینامیک تشکیل قطرات و عوامل تاثیرگذار بر آن است. در فرآیند اتمیزاسیون، اختلال­های کوچک در جت یا لایه مایع رشد می کنند و در نهایت موجب تجزیه آن به لیگامنت­ها و قطرات ریزتر می­شوند. به فرآیند شکست ابتدایی جت سیال، شکست اولیه گفته می شود. مرحله شکست اولیه در فرآیند اتمیزاسیون با توجه به حرکت امواج روی سطح لایه سیال، به کمک تحلیل­های ناپایداری، معین و قابل تعیین است. نظریه ناپایداری تا کنون در تحقیقات پیشین به صورت خطی و غیرخطی ضعیف بر روی لایه استوانه­ای شکل سیال پیاده­سازی شده است و اثر مخروطی بودن لایه در مدل لحاظ نشده است. بنابراین به منظور اصلاح این مدل، در این مقاله تلاش شد تا تئوری ناپایداری خطی بر روی لایه مایع  مخروطی شکل پیاده­سازی گردد و بدین ترتیب علاوه بر سرعت‎های محوری و محیطی، سرعت‎های شعاعی فاز مایع و گاز نیز به معادلات حاکم اضافه گردد. از نتایج این مدل اصلاح شده شامل مشخصه ­های ناپایدارترین موج سطح لایه سیال (عدد موج و نرخ رشد بیشینه)، برای تخمین قطر میانگین قطرات و همچنین طول شکست می‎توان استفاده نمود. پیش بینی این مدل اصلاح شده، همخوانی خوبی با نتایج تجربی موجود دارد.

کلیدواژه ها:

شکست اولیه ، ناپایداری خطی ، عدد موج ، نرخ رشد بیشینه موج ، اتمیزاسیون