بررسی اثر لغزش، پرش دما و انتقال حرارت تشعشعی بر نرخ گرم شدن و تبخیر یک قطره سوخت

دینامیک قطرات تزریق شده دارای کابردهای بسیار وسیع و گسترده ای در صنعت می باشد. محفظه های احتراق با سیستم های تزریقی، سیستم های پاشش سوخت مایع، اسپری های خشک کننده و خنک کاری توسط اسپری مثالهائی از کاربردهای متنوع این موضوع هستند. طراحی صحیح و بهینه این سیستم ها و تجهیزات، نیازمند درک صحیحی از دینامیک، نرخ گرم شدن، توزیع دما، نرخ تبخیر و ... این قطرات مایع تزریق شده می باشد. بنابراین بررسی هرچه دقیق تر و با جزئیات بیشتر این موضوع ضروری به نظر می رسد. با کوچک شدن ابعاد قطرات، فرض محیط پیوسته به تدریج اعتبار خود را از دست می دهد. به ازاء اعداد نودسن که به حوزه لغزش معروف است، می توان همچنان محیط را پیوسته درنظر گرفت، اما از شرط مرزی لغزش و پرش دما استفاده کرد. نتایج نشان می دهد درنظر گرفتن لغزش، باعث کاهش ضریب درگ، کاهش چرخش داخلی قطره و کاهش نرخ انتقال حرارت به قطره می شود و باعث افزایش طول عمر قطرات کوچک می شود. اثر تشعشع جهت دار با استفاده از مدل می، یکی از کاملترین مدلهای موجود برای محاسبه توزیع و شدت جذب تشعشع توسط قطرات مایع نیمه شفاف، بررسی شد. سه رژیم جذب، یکنواخت، متمرکز در جلو و متمرکز در عقب با توجه به ضریب شکست مختلط قطره و پارامتر سایز آن مشاهده شد. محاسبات انجام شده برای دو نوع سوخت مشخص نشان می دهد که میزان اثر تشعشع جهت دار بر نرخ تبخیر قطرات ناچیز و قابل صرفنظر کردن است. همچنین با استفاده از مدل ساده سازی شده دمبروسکی که در سال 2003 ارائه شده است، اثر تشعشع با تقارن کروی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد با افزایش سایز و ضریب جذب قطره، جذب تشعشع به جذب سطحی نزدیک می شود. انتقال حرارت تشعشعی در حالت تقارن کروی برای سوختهای با ضریب جذب بالا همچون دودکان و برای قطرات بزرگتر، می تواند باعث کاهش طول عمر شود.