مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عددی شکست جت مایع برای اریفیس‌های بیضوی با نسبت منظری متفاوت

نویسندگان
1 هیات علمی / دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی هوافضا
2 دانش آموخته دانشگاه صنعتی شریف در مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی هوافضا
چکیده
در این پژوهش شبیه‌سازی عددی تزریق جت مایع بیضوی در هوای ساکن، از طریق‌ دهانه‌های بیضوی با نسبت منظری متفاوت برای بازه اعداد وبر متفاوت در رژیم جریان ریلی صورت گرفته است. برای انجام شبیه‌سازی‌ها از حلگرهای موجود در نرم افزار متن باز اپن فوم با روش شبیه‌سازی ادی های بزرگ و بر پایه استفاده از روش مدل‌سازی چندفازی حجم سیال استفاده شده است. برای مدل کردن پدیده‌ی تغییر محور و یافتن طول شکست مناسب برای هر نوع دهانه، از روش اصلاح دینامیک شبکه استفاده شده است. نتایج بر مبنای مطالعات تجربی و عددی اخیر پایه‌گذاری و با این مطالعات صحت‌سنجی شده است. نتایج حاکی از آن است که با افزایش عدد وبر از 20 تا نزدیکی 300، افزایش طول شکست جت حاصل شد، اما با بیضی‌تر شدن دهانه ورودی، طول شکست جت کاهش یافت. این اختلاف در هندسه با نسبت منظری متغیر بین 0.25 تا 0.66 تعریف شد. با کاهش نسبت منظری جت‌ها، قطرات یکنواخت‌تری در مراحل پس از شکست جت بدست می‌آید به نحوی که در اریفیس‌های بیضوی با نسبت منظری کم، قطرات ماهواره‌ای در جریان حضور نداشتند، در حالی که این قطرات به عنوان بخش جدایی ناپذیر شکست جت دایروی شناخته شده هستند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Simulation of the Liquid Jet Breakup For elliptical orifices with different aspect ratios

نویسندگان English

Mohammad Reza Morad 1
Mohammad Mahdi Nasiri 2
چکیده English

In this research, a numerical simulation of liquid jet ejecting from elliptical orifices into gaseous phase with different aspect ratios, at Rayleigh regime is performed. The range of the Weber number and the aspect ratio of the orifice are from 20 to 300 and 0.25 to 0.66, respectively. The volume of fluid (VOF) method and large eddy simulation are used to simulate the liquid interface dynamics and the jet breakup utilizing the OpenFoam software. In order to achieve the most accurate results for axis-switching phenomenon and jet breakup length, the dynamic mesh refinement is used for all the examined cases. The results, which are validated with recent experimental and numerical works, indicate that the jet breakup length raises by increasing the Weber number. Also, it is shown that the jet breakup length declines as the aspect ratio of orifices decreases. Finally, it is observed that for the orifices with lower aspect ratios, jet is breaking into droplets with uniform sizes with almost no satellite droplets which always present in the circular jet breakup.

کلیدواژه‌ها English

Liquid Jet Breakup
Breakup Length
Elliptic Orifices
Axis-switching Phenomena
Numerical analysis