بررسی فرآیند برخورد دو قطره ی هم اندازه در سیستم تک جزئی دو فاز با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای

در پژوهش حاضر، برخورد دو قطره ی هم اندازه به صورت عددی با استفاده از روش بولتزمن شبکه ای در محیط دو فازی بخار- مایع، بررسی شده است. پس از بررسی کلی پدیده برخورد قطرات، این مدل سازی براساس تعریف انرژی آزاد سیال دو فازی شامل فاز مایع و بخار برای دو قطره دی اکسید کربن در محیط بخار از همین ماده در شرایطی خاص انجام گرفته است و نتایج مربوط به این ماده دقیق بیان شده است. این مدل سازی براساس مدل ارائه شده توسط سوییفت انجام گرفته و برای نسبت چگالی پایین بررسی شده است. صحت مدل سازی به کمک محاسبه کشش سطحی و مقایسه آن با مقادیر حاصل از قانون لاپلاس و پس از مطابقت مقادیر حاصل از این دو روش، تایید شده است. براساس این شبیه سازی، تغییرات اعداد بی بعد وبر، ریلنودز، اهنیزرج و عدد مویینگی بحرانی مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین با ستفاده از این شبیه سازی، سرعت بحرانی حالات به هم آمیختگی و جدایش دو قطره پس از برخورد مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر عواملی همچون کش سطحی، نسبت چگالی و نسبت لزجت ها بر جدایش قطرات مطالعه گردید. با توجه به مطالعات مشاهده می شود که رینولدز بحرانی با افزایش اندازه قطرات برخورد کننده افزایش و اعداد وبر، اهنیزرج و موئینگی با افزایش اندازه قدرت قطرات برخورد کننده کاهش می یابد. همچنین تغییرات سرعت بحرانی مربوط به حالت جدایش با افزایش کشش سطحی قطرات و کاهش نسبت چگالی و نسبت ویسکوزیته بین دو فاز کاهش می یابد. در پایان، این شبیه سازی با نتایج حل عددی روش حجم سیال مقایسه و مطابقت قابل قبولی در نتایج مشاهده می گردد.

کلیدواژه ها:

برخورد دو قطره ، روش بولتزمن شبکه ای ، انرژی آزاد ، محیط دو فازی