مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مقایسه عددی برخورد یک قطره توخالی مذاب و یک قطره توخالی نیمه مذاب به سطح

نویسندگان
1 دانشجوی دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشگاه صمعتی اصفهان
چکیده
در تحقیق حاضر برخورد یک قطره توخالی ZrO2 در حالت کاملا مذاب و نیمه مذاب به سطح، بصورت عددی شبیه‌سازی شده است. در ابتدا با ارائه یک مدل تحلیلی، تولید ذره توخالی از ذره آگلوموره بررسی شده است. با کمک این مدل می‌توان قطر ذره، قطر هسته جامد و ضخامت پوسته ذره توخالی تولیده شده را پیش‌بینی کرد. نتایج این بخش نشان می‌دهد در مقادیر تخلخل اولیه کم (p = 0.2) ذره توخالی بوجود نمی‌آید. در ادامه، از داده‌های مدل تحلیلی به عنوان داده‌های ورودی برای شبیه‌سازی عددی استفاده شده است. در مدل عددی، هسته جامد مرکزی بصورت یک سیال با ویسکوزیته بالا در نظر گرفته شده است. با توجه به وجود گاز محبوس در قطره توخالی، تغییرات چگالی و حجم گازدر حین برخورد به سطح بسیار مهم می‌شوند. ازاینرو شکل تراکم‌پذیر معادلات حاکم استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که هیدرودینامیک و زمان انجماد برخورد یک قطره توخالی کاملا مذاب به سطح، با برخورد قطره توخالی نیمه مذاب به سطح، تفاوت دارد. وجود هسته جامد مرکزی در حالت قطره نیمه مذاب، مانع از تشکیل جت ناهمسو می‌شود. به همین دلیل، یک قطره توخالی نیمه مذاب، سریعتر از یک قطره توخالی کاملا مذاب، منجمد می‌شود. زمان کلی انجماد در حالت کاملا مذاب، 35 μs و در حالت نیمه مذاب، 12 μs است. .همچنین اسپلت حاصل برخورد یک قطره نیمه مذاب، پیوسته‌تر از اسپلت یک قطره کاملا مذاب است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical comparison between the impact of a completely molten and a semi-molten hollow droplet on a surface

نویسندگان English

Hadi Safaei 1
Mohsen Davazdah Emami 2
چکیده English

In this research, the impact of a completely molten hollow droplet and a semi-molten hollow droplet on a surface is simulated numerically. At first, the production process of hollow particles from the agglomerated particles is addressed analytically. By this model, one can predict the particle diameter, solid core diameter and shell thicknesses of produced particle. The results of this section show that hollow particle may hardly develop at small initial porosity values (p=0.2). Then, the collected data from analytical model is used as input data for numerical simulation. In the numerical model, the central solid core was assumed to be a fluid with high viscosity. Due to high impact velocity, volume and density changes of the trapped gas inside droplet are important. Therefore the compressible form of governing equations is used. The results show that the hydrodynamic and solidification behavior of a completely molten droplet and a semi-molten droplet during impact process are different. In the semi-molten state, the central solid core prevents the formation of a counter jet. For this reason, a hollow semi-molten droplet is solidified faster than a completely molten hollow droplet. The overall time of solidification in the completely molten state is 35 μs and the corresponding time for semi-molten state, is 12 μs. Moreover the splat of a semi-molten hollow droplet is more continues compared with a completely molten droplet

کلیدواژه‌ها English

semi-molten droplet
VOF model
Compressible flow
Solidification