حرکت و تغییر شکل قطره مایع در جریان گاز

آنچه در این مقاله بررسی می شود روش عددی دقیقی برای حل جریان دو فازی گاز، مایع است. فاز مایع به صورت یک قطره در نظر گرفته شده و لازم است علاوه بر میدان جریان گاز خارجی، جریان داخل قطره نیز حل شود. سرعت ذرات مایع و نیروهای وارد بر سطح قطره موجب تغییر شکل قطره می شوند که این تغییر شکل با روشی عددی نشان داده می شود. برای تحلیل جریان دو فازی مورد نظر، شبکه یکنواخت به کار رفته و میدان جریان بدون تبدیل مختصات حل می شوند. انتقال سرعت و فشار از میدان گازی به میدان مایع به وسیله تعادل تنش در سطح قطره صورت می گیرد. روش حل، ضمنی و دو مرحله ای است . در مرحله اول با حل معادله مومنتم، سرعت در تمام نقاط پیش بینی شده و در مرحله دوم با استفاده از سرعتهای پیش بینی شده مقادیر سرعت و فشار تصحیح می شوند. با توجه به اینکه هدف کلی از این تحقیق احتراق قطره است، لذا برای رسیدن به دقت مورد نیاز در جریان احتراقی با تغییرات شدید دما و چگالی ، حل معادله تصحیح و فشار به صورت مستقیم انجام میشود. روش QUICK برای گسسته کردن عبارتهای جا به جایی به کار می رود و معادلات مومنتم با روش ADI حل می شوند. تغییر شکل قطره با استفاده از روش FLAIR صورت می گیرد بدین صورت که سرعت میدان مایع در هر سلول موجب حرکت مایع به سایر سلولها شده و مقادیر مایع در هر سلول، در زمان جدید شکل میدان مایع را مشخص می کند. برای نشان دادن دقت کلی روش حل عددی، جریان در داخل، حفره در رینولدز های مختلف و جریان با وجود استوانه جامد ارائه می شود. سپس نتایج حل میدان دو فازی شامل حرکت و تغییر شکل یک قطره مایع دو بعدی در جریان گاز بررسی و بانتایج تجربی مقایسه می شوند.