تحلیل و مدلسازی عددی تأثیر توربولانس بر دینامیک شکست قطرات اسپری تبخیری

در این پژوهش یک مدل جدید برای پیش بینی و مدلسازی فرایند شکست قطرات اسپری تبخیری ارایه شده است. نقطه قوت مدل مذکور نسبت به سایر مدلهای مرسوم این است که مدل شکست توسعه یافته در این تحقیق می تواند تأثیر اغتشاشات محیط گازی اطراف قطره را بر معیارهای تعیین کننده رخداد شکست و همچنین بر خواص قطرات جدید تولید شده لحاظ نماید. بر اساس رهیافت لاگرانژی، فرایند تزریق سوخت شامل سه زیر مرحله اصلی است؛ اتمیزاسیون یا شکست اولیه قطرات اسپری، تغییر شکل قطرات و شکست ثانویه قطرات. گردابه های اغتشاشی موجود در فاز گازی باعث تقویت ناپایداری در لایه مرزی مجاور قطره و افزایش تحریکهای سطحی اعمال شده بر جداره قطره می شوند. این امر می تواند باعث تسریع رخداد فرایند شکست قطرات شده و آهنگ زمانی شکست قطرات اسپری را افزایش دهد. در این تحقیق یک رابطه کاملاً تحلیلی و دقیق برای پیش بینی مقدار عدد وبر بحرانی به عنوان معیار آستانه ای شکست در میدانهای جریان با اینرسی غالب ارایه شده است. در ساختار مدل جدید ارایه شده، از مفهوم جدیدی تحت عنوان مقیاس زمانی مرکب (هیبرید) برای اصلاح شاخص زمانی شکست قطرات اسپری و قطر قطرات فرزند استفاده شده است. به منظور ارزیابی عملکرد مدل جدید، خصوصیات اصلی ساختار اسپری نظیر طول نفوذ اسپری به داخل میدان گازی و متوسط قطر قطرات اسپری با استفاده از مدل شکست جدید با برخی از داده های تجربی گزارش شده توسط محققین دیگر مقایسه شده است. در کلیه موارد مورد بررسی، نتایج پیش بینی شده توسط مدل جدید هماهنگی بسیار مطلوبی با داده های تجربی گزارش شده دارد. در نهایت می توان چنین نتیجه گیری نمود که مدل جدید شکست توسعه یافته در این پژوهش می تواند رفتار اسپری های تبخیری را با دقت نسبتاً بیشتری پیش بینی نماید.