مطالعه تجربی جریان های دو فازی حبابی گاز-مایع و قطره ای مایع-مایع در یک مایع ساکن در حضور میدان الکتریکی با ولتاژ بالا

امروزه یکی از چالش های پیشروی محققین در رابطه با جریان های دو فازی، استفاده از تکنیک های افزایش انتقال جرم و حرارت جهت بالا بردن بازده واحد های صنعتی می باشد. یکی از این روش های فعال، استفاده از میدان الکتریکی با ولتاژ بالا است که اصطلاحاً الکتروهیدرودینامیک (ehd) نامیده می شود. استفاده از این روش در واحد های صنعتی مدرن، به علت توان مصرفی پایین در مقایسه با راندمان آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در بخش اول پایان نامه، رفتار هیدرودینامیکی تک حباب هوا تحت تأثیر میدان الکتریکی غیر یکنواخت مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی های آزمایشگاهی و عددی نشان داد که تحت تأثیر میدان غیر یکنواخت، حباب های در حال رشد از روزنه به سمت ناحیه با میدان ضعیف تر منحرف می شود. اگرچه مقدار این نیروی محرک الکتریکی در عمل ممکن است کوچک باشد، اما در غیاب نیروهای شناوری و وزن که در اغلب کاربردهای فضایی اتفاق می افتد، این نیرو می تواند ابزار بسیار مناسبی برای جدایش حباب از روی سطح محسوب شود. همچنین اعمال میدان الکتریکی موجب افزایش آهنگ جدایش حباب ها از روی سطح می شود. این تغییر رفتار موجب می شود که مقدار گرمای بیشتری توسط فاز بخار از روی سطح گرم به داخل مایع منتقل شود. بعلاو ه، حرکت حباب های جدا شده در داخل سیال که این بار با شدت بیشتری انجام می گیرد، می تواند با ایجاد حرکت های اجباری در محیط سیال، موجب افزایش نرخ انتقال گرما مبادله شده شود. بنابراین با انتخاب آرایش الکترودی مناسب، علاوه بر کنترل رفتار حباب می توان نرخ انتقال گرما و جرم را در فرایند های مرتبط با جریان دو فازی گاز-مایع افزایش داد. در بخش دوم، رفتار یک قطره آب در حال سقوط در روغن، در حضور میدان الکتریکی یکنواخت مورد بررسی قرار گرفت. مشاهدات آزمایشگاهی نشان داد که قطره آب که در ابتدا بدون بار بوده است، تحت تأثیر میدان الکتریکی، پلاریزه شده و به سمت الکترود ولتاژ بالا حرکت می کند. با برخورد به الکترود، قطره باردار شده و پس از جدا شدن از سطح الکترود، بواسطه نیروی الکتروفورتیک به طرف الکترود زمین حرکت می کند. در شرایط مناسب، حرکت قطره بین دو الکترود می تواند ادامه داشته باشد؛ کامل شدن این حرکت به شدت میدان الکتریکی و مقدار بار جمع شده بر روی قطره بستگی دارد. در این بخش، دینامیک قطره تحت تأثیر میدان و مکانیزم باردار شدن آن به طور کامل مورد بحث قرار گرفت. حرکت رفت و برگشتی قطرات در بین دو الکترود می تواند در افزایش انتقال گرما و جرم در کاربردهای مرتبط، بخصوص سیستم های چند فازی که شامل قطره می باشند، مفید باشد