بررسی اثر نوع مدل شکست قطره بر شبیه سازی افشانه ها

در این مقاله یک نمونه افشانه آزمایشگاهی با فشار تزریق بالا به صورت عددی توسط کد OpenFOAM مورد مطالعه قرار می گیرد. اثر انتخاب نوع زیر مدل شکست قطرات بر مشخصه های افشانه از جمله توزیع اندازه قطرات، میزان تبخیر، و عمق نفوذ در کانون توجه تحقیق است . شبیه سازی به روش اویلری -لاگرانژی شاخه تصادفی انجام می شود. در فاز گازی ، معادلات پیوستگی ، ناویر-استوکس تراکم پذیر، حالت ، انرژی و گونه به همراه جملات چشمه مربوط به افشانه جهت اعمال کوپلینگ دو فاز در حالت غیر دائم حل شده و فاز مایع بر اساس مدل تزریق قطرات گسسته (DDM) و زیر مدلهای آن توصیف می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که توزیع اندازه قطرات به انتخاب زیر مدل شکست وابسته بوده در حالی که عمق نفوذ برای تمام مدلها تقریبا یکسان است . شکل عمومی افشانه در مدل پیلچ -اردمن نسبت به تصاویر سایه نگاری شده تجربی تطابق بهتری دارد. همچنین در جبهه پیش روندهی افشانه در این مدل، بسته هایی (قطراتی ) با اندازه بزرگتر نسبت به سایر قطرات در آن مقطع مشاهده می شود که نتیجه برخورد و ادغام بیشتر قطرات در این ناحیه است . غیر فعال نمودن زیر مدل ادغام موجب کاهش عمق نفوذ افشانه و انحراف از نتایج تجربی می شود. از نظر انتقال جرم، بیشترین نرخ تبخیر مربوط به مدل E-TAB است و اندازه قطرات در این مدل کوچک تر پیش بینی می شود. عکس این موارد برای مدل KH-RT صادق است . با بررسی میدان سرعت مشخص می شود که قطرات در بدو تزریق تحت تاثیر نیروی درگ، شتاب معکوس قابل ملاحظه ای دارند که عامل ایجاد ناپایداری ریلی -تیلور است . در مجموع نتایج این تحقیق عملکرد زیر مدلهای شکست موجود در کد عددی مذکور را در مقایسه با یکدیگر و نتایج تجربی ارزیابی می کند.

کلیدواژه ها:

جریان های دو فازی ، روش اویلری -لاگرانژی ، مدل های شکست قطره