بررسی عددی تبخیر یک قطره معلق با استفاده از یک مدل شبه پتانسیل در روش شبکه بولتزمن

جریان چند فازی سیال همراه با تغییر فاز یکی از مسائل پرکاربرد در صنعت می باشد. در این مقاله، تبخیر یک قطره معلق در یک محیط بی نهایت دو بعدی شبیه سازی شده است. در این پژوهش، از یک روش شبکه بولتزمن دو بعدی جدید استفاده شده است، که شامل توابع توزیع دوگانه، مدل شبه پتانسیل و معادله حالت است. بدین ترتیب برخلاف کارهای قبلی که به نسبت چگالی های پایین محدود می شوند، در این مطالعه با استفاده از این روش، مدل سازی مذکور در محدوده وسیع تری از نسبت چگالی و لزجت قابل اجرا می باشد. این روش همراه با حل معادله دما به روش اسکالر منفعل و اضافه کردن یک عبارت چشمه تغییر فاز به معادله اصلی، مورد استفاده قرار می گیرد. شبیه سازی به صورت دو بعدی می باشد و از مدل D۲Q۹ استفاده می شوند. به منظور کسب اطمینان از صحت شبیه سازی انجام شده، تست های استاندارد حل تحلیلی ماکسون، تفکیک گازها و قانون لاپلاس انجام شده و صحت کد عددی مورد تایید قرار گرفته است. در آخر، تاثیر میزان اختلاف دما و گرمای نهان بررسی می شود. مشاهده می شود که نتایج عددی حاصل از این پژوهش از قانون کلاسیک D۲ که نرخ تبخیر را کنترل می کند، پیروی می کند و میزان تبخیر با توجه به دمای گاز فوق گرم شده تغییر می کند. هنگامی که سیستم گرم می شود سطح مشترک بین مایع و بخار ضخیم تر می شود و با افزایش دما در مرکز قطرات چگالی مایع کوچک تری به دست می اید.

Keywords:

تبخیر قطره , روش شبکه بولتزمن , مدل اسکالر منفعل , تغییر فاز