تحليل تاثير تغييرات شيب سطح بر روي رشد، حركت و ادغام قطرات در چگالش قطره اي

ارشد

ادغام قطرات يك پديده رايج در طبيعت است و در زمينه‌هاي مختلفي كاربرد دارد. ادغام و يا چسبندگي قطرات در حالت كلي زماني رخ مي دهد كه قطرات به يكديگر متصل شده و تشكيل يك قطره منفرد را مي دهند. اين پايان نامه از طريق شبيه سازي به بررسي رفتار ديناميكي ادغام دو قطره با اندازه برابر و نابرابر آب بر روي سطح شيبدار مي پردازد. اثر زاويه شيب سطح و اندازه قطرات بر ديناميك رفتاري پل مايع و خط تماس سه فازي قطره ادغام شده مطالعه شده است. براي شبيه سازي اين مساله از نرم افزار المان محدود كامسول نسخه 4/5 بكار گرفته شده است. جريان سيال قطرات آرام و براي رديابي فصل مشترك بين دو سيال آب و هوا روش تنظيم سطح بكار گرفته شده است. پديده پيوند، حركت قطره آميخته شده را بر روي سطح مايل به دليل اثر غالب نيروي ثقل افزايش داد. در جريان حل، پيوسته برهم كنش نيروهاي گرانش و كشش سطحي به طور متناوب بر جريان سيال غالب شده و باعث ايجاد نوسانات مي شوند. در شروع فرآيند ادغام پل مايعي به صورت مقعر مابين دوقطره شكل مي گيرد، نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه فرآيند ادغام قطرات با قطر كمتر نسبت به قطرات با اندازه بزرگتر متفاوت مي باشد. در قطرات كوچكتر نوسانات شديد تري در ناحيه پل مايع و جابجايي خط سه فاز، نسبت به قطرات بزرگتر رخ مي دهد. در قطرات كوچك با افزايش شيب سطح نوسانات در جابجايي نقاط ابتدايي و انتهايي خط سه فاز شدت مي يابد. در حالي كه اين مساله باعث تضعيف نوسانات فركانس بالا در ناحيه پل مايع مي شود. براي ادغام قطرات بزرگ، جابجايي‌هاي انتهاي جلويي و انتهاي عقبي قطره، به طور يكنواخت افزايش مي يابد. در اين حالت نوسانات به علت تاثير نيروي اينرسي به سرعت ميرا مي شود. شعاع پل مايع به سرعت با نوسانات كمتري پس از رسيدن به حداكثر ارتفاع خود كاهش يافته و به مقدار پاياي خود مي رسد. همچنين ادغام قطرات نابرابر بر روي سطح شيبدار و سطح صاف بررسي شد. نتايج نشان مي دهد، ديناميك رفتاري فرآيند ادغام در حالت كلي مشابه با ادغام قطرات با اندازه برابر مي باشد. سرعت تشكيل پل مايع در اين حالت نسبت به ادغام قطرات متقارن بيشتر بوده كه منجر به ايجاد نوسانات بيشتر با دامنه نوسانات پايين و فركانس نوساني بالا مي شود.

210579

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر سيدمصطفي حسينعلي پور

مهندسي مكانيك گرايش تبديل انرژي

دكتر حميد صفاري