اندرکنش قطره و دیواره در زمان برخورد

Droplet-Wall Interaction During Impact

اندرکنش قطره و دیواره در زمان برخورد اتفاقی اجتناب ناپذیر است. پیش‌بینی شدت و چگونگی برخورد قطره با دیواره به دلیل تعدد بسیار پارامترهای مختلف، ساده نیست. نتیجه هر گونه برخورد قطره با دیواره از خصوصیت مایع تشکیل دهنده (لزجت، کشش سطحی و چگالی) و همچنین شرایط برخورد (قطر و سرعت قطره) ناشی می‌شود. دو عامل مهمم دیگری که در نتیجه برخورد تأثیر دارند زبری سطح و ضخامت فیلم می‌باشند. علاوه بر این درجه حرارت دیواره نیز ممکن است روی دینامیک برخورد تأثیر گذار باشد.

چندین مدل برای توصیف پدیده‌های فیزیکی برخورد و پیش‌بینی نتیجه برخورد توسعه یافته است. مهمترین این مدل‌ها که در نرم افزارهایی همچون Fluent نیز در دسترس می‌باشد عبارتند از:

مدل استانتن (Stanton) و روتلند (Rutland):

این مدل از دمای دیواره و بر اساس معیار مبتنی بر عدد وبر (Weber Number) برای تعریف آستانه‌های مقادیر ثابت بین رژیم‌های برخورد چسبندگی (Stich)، بازگشت (Rebound)، گسترش (Spread) و پاشش (Splash) استفاده می‌کند.

مدل کانک (Kuhnke):

این مدل هر دو نوع دیواره خشک و تر را در برگرفته و در محاسبات لحاظ می‌کند. همچنین علاوه بر ویژگی‌های قطره و شرایط برخورد، اثرات زبری سطح و ضخامت فیلم را نیز لحاظ می‌کند. مدل کانک بین رژیم‌های بازگشت، گسترش و پاشش (شکست حرارتی) تمایز قائل است.

مدل تعریف شده توسط کاربر با استفاده از UDFهای زیر:

DEFINE_IMPINGEMENT

DEFINE_FILM_REGIME

DEFINE_SPLASHING_DISTRIBUTION

توجه:

مدل فیلم دیواره لاگرانژی برای حالت‌هایی موجود است که معادلات انرژی با فرضیات زیر برای مدل‌های برخورد/پاشش حل نشده است:

دمای دیواره 300k است.
دمای اشباع فیلم مایع برابر با 500k باشد.

سرعت ذرات ارجاع شده نسبت به قاب دیواره تعریف می‌شوند. پارامترهای بدون بعد Re و We براساس سرعت معمول برخورد ذرات به دیواره است مگراینکه خلاف آن مشخص شده باشد.

بازگشت

مطالب مرتبط