ارایه یک رویکرد مبتنی بر موازنه انرژی برای پیش بینی عدد وبر بحرانی در شکست قطره تحت تاثیر همزمان تنش های توربولانسی و ایرودینامیکی

در این مقاله رویکرد جدیدی مبتنی بر بالانس انرژی برای پیش­بینی مقدار عدد وبر بحرانی در شکست قطره تحت تاثیر تنش­های توربولانسی و ایرودینامیکی ارایه شده است. رویکرد بالانس انرژی از آنجا که هماهنگی ساختاری خوبی با مدل شکست مرسوم آنالوژی تیلور دارد می­تواند بستر مناسبی برای اصلاح و ارتقاء مدل مذکور فراهم نماید. در این پژوهش محدوده مقیاس طولی گردابه­های توربولانسی موثر در شکست قطره به صورت تحلیلی محاسبه شد. نتایج نشان داد که میانگین مقیاس طولی گردابه­های توربولانسی شرکت کننده در شکست قطره با ریشه سوم ضریب پسای هیدرودینامیکی آن نسبت عکس دارد. همچنین مشخص شد که که در اعداد رینولدز بالاتر از ۱۰۰۰، گردابه­هایی که مقیاس طولی آنها حدود ۲.۷ برابر قطر قطره است بیشترین تاثیر را در شکست قطره دارند. در اعداد رینولدز کوچکتر از ۱۰۰۰، مقیاس طولی گردابه­های موثر تابع رینولدز قطره بوده و با کاهش مقدار رینولدز به شدت کاهش می­یابد. مقایسه عملکرد مدل پیشنهادی با مدل مبتنی بر مقیاس زمانی هیبریدی که پیش­تر برای محاسبه عدد وبر بحرانی در شرایط توربولانسی ارایه شده بود نشان داد که هر دو مدل در شدت توربولانس بیشتر از ۳۰ درصد تقریبا نتایج مشابهی دارند. در شدت توربولانس متوسط و پایین (۵ تا ۳۰ درصد) مدل پیشنهادی مقدار عدد وبر بحرانی را حداکثر تا ۱۵% بیشتر پیش­بینی می­کند. اما نتایج هر دو مدل با داده­های تجربی گزارش شده تطابق بسیار خوبی دارند. 

Keywords:

شکست قطره , توربولانس , تنش ایرودینامیکی , عدد وبر بحرانی