شبیه سازی اسپری مایع در رژیم چکیدن با استفاده از روش سطح تراز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

2 دانشگاه یاسوج

چکیده

تزریق مایع به یک مایع مخلوط نشدنی دیگر و شکست آن و تولید قطرات در بسیاری از فرآیندهای صنعتی نظیر فرآیند جداسازی مایع-مایع از اهمیت اساسی برخوردار است. در این پژوهش فرایند اسپری مایع و تشکیل قطره در رژیم چکیدن با استفاده از یک رویکرد نامیرا در مدل کردن سطح مشترک، شبیه‌سازی می‌گردد و تاثیر پارامترهای موثر بر این فرآیند مانند عدد وبر، عدد اهنسرج و عدد باند مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای دنبال کردن سطح مشترک از روش سطح تراز استفاده می‌شود. برخی کمیت‌ها نظیر فشار و خواص سیال در سطح مشترک ناپیوسته هستند. در این تحقیق، ناپیوستگی‌ها در سطح مشترک با روش سیال مجازی اعمال می‌شود. مشاهده می‌گردد که با افزایش عدد وبر از 0027/0 به 1875/0، طول مایع خروجی حدود 7 درصد افزایش و زمان شکست مایع حدود 52 درصدکاهش می‌یابد. همچنین، با افزایش عدد وبر بازگشت مایع به سمت نازل بعد از جدایش قطره کمتر است. افزایش عدد اهنسرج از 0002/0 به 189/0 باعث افزایش طول مایع خروجی تقریبا به میزان 21 درصد و افزایش زمان شکست به میزان 151 درصد می‌شود. همچنین، در اعداد اهنسرج بزرگ‌تر بازگشت مایع به سمت نازل بیشتر است. افزایش عدد بانداز 7 به 39 باعث کاهش طول مایع خروجی تقریبا به میزان 26 درصد و کاهش زمان شکست به میزان 91 درصد می‌شود. در اعداد باند بزرگ‌تر، بازگشت مایع به سمت نازل کمتر است. نتیجه قابل توجه دیگر، کاهش اندازه قطرات تشکیل شده با افزایش عدد باند می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of liquid spraying in the dripping mode by using the level set method

نویسنده [English]

  • Reza Khanpour 1
1 Yasouj University, Yasouj, Iran
چکیده [English]

Injection of a liquid into another immiscible liquid and its breakup and formation of droplets has a basic importance in many industrial processes such as liquid-liquid extraction. In this study, liquid spraying process and drop formation in the dripping mode is simulated using a sharp interface method and effect of important parameters on this process such as Weber number, Ohnesorge number and Bond number is investigated. The level set method is used for interface tracking. Some quantities such as pressure and fluid properties are discontinuous across interface. In this research, discontinuities at the interface are imposed using the ghost fluid method. It is observed that by increasing Weber number (from 0.0027 to 0.1875), the length of the outlet liquid is increased about 7 percent and the liquid breakup time is decreased about 52 percent. Also, at higher Weber numbers, the liquid return toward nozzle after droplet detachment is less. Increasing Ohnesorge number (from 0.0002 to 0.189) increases the length of the outlet liquid about 21 percent and breakup time about 151 percent. Also, at higher Ohnesorge numbers, the liquid return toward nozzle is higher. Increasing Bond number (from 7 to 39) leads to the reduction of the length of the outlet liquid and breakup time about 26 and 91 percent, respectively. Also, at higher Bond numbers, the liquid return toward nozzle is less. Another considerable result is the reduction of the size of formed droplets by enhancement of Bond number.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drop formation
  • Level set Method
  • Ghost Fluid Method
  • Dripping regime