شبيه سازي دو بعدي و سه بعدي تبخير قطرات با استفاده از روش پيشروي جبهه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

دكتري

تبخير قطرات يكي از انواع جريان¬هاي چندفازي است كه با تغيير فاز همراه مي¬باشد. تبخير قطرات در بسياري از پديده¬هاي طبيعي و كاربردهاي صنعتي روي مي¬دهد و به همين دليل تحقيقات زيادي در اين زمينه انجام شده است. در اين رساله از روش پيشروي جبهه براي شبيه¬سازي عددي تبخير قطرات در دو حالت دو بعدي و سه¬بعدي استفاده شده است. در روش پيشروي جبهه با افزايش نسبت چگالي، خطاي بقاي جرم افزايش مي¬يابد و همين عامل موجب شده تا روش پيشروي جبهه در مسائل با نسبت چگالي بالا كاربرد كمي داشته باشد. در اين رساله سازوكاري جديد براي جابه¬جايي جبهه (سطح مشترك) ارائه شده كه با استفاده از آن مي¬توان روش پيشروي جبهه را براي تحليل مسائل با نسبت چگالي بالا به كار برد. در اين سازوكار، در هر گام زماني معادله پواسون فشار دوبار حل شده و براي جابه¬جايي سطح مشترك از يك ميدان سرعت فاقد دايورجنس كمك گرفته شده است. بكارگيري اين روش موجب شده تا بتوان مسائل با نسبت چگالي¬حدود 500 را به شكل مطلوبي تجزيه و تحليل كرد. از طرفي در اين رساله روش پيشروي جبهه براي محيط¬هاي چند جزيي-چند فازي توسعه داده شده و محيط پيرامون قطره به صورت يك مخلوط گازي مدلسازي شده است. در اين حالت فرض شده كه قطره توسط يك گاز احاطه شده و خواص اين گاز با بخار حاصل از تبخير متفاوت باشد. نتايج حاصل نشان مي¬دهد كه در صورت وجود تفاوت چشمگير بين خواص بخار و گاز اوليه موجود در محيط حتما بايد تفاوت خواص را مدنظر قرار داد و محيط پيرامون قطره را به صورت مخلوط گازي شبيه‌سازي نمود. در ادامه روش عددي براي بررسي تبخير قطرات دو جزيي توسعه داده شده است. براي اين منظور فرض شده كه دو مايع تشكيل‌دهنده قطره به صورت همگن در يكديگر حل شده باشند. بعد از توسعه و بهبود روش عددي، صحت نتايج حاصل از روش عددي بررسي و در بخش پاياني تبخير افشانه قطرات مدلسازي شده است. در مسأله تبخير افشانه قطرات نقش عوامل مختلف بر پديده تبخير قطرات مطالعه و مشخص گرديده كه با افزايش فاصله قطرات، كاهش نسبت چگالي و افزايش عدد استفان تأثير برهمكنش قطرات بر نرخ تبخيركاهش مي¬يابد.

224395

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان