Atomyzasion Modeling the Rotating Spray Slime

Ommi, F.; Askari Mahdavi, S.; Hosein- Alipour, S. M.; Movahed-Nezhad, E.

Atomyzasion Modeling the Rotating Spray Slime

Authors

F. Ommi

S. Askari Mahdavi

S. M. Hosein- Alipour

E. Movahed-Nezhad

Abstract

A linear instability analysis of an annular liquid sheet emanating from an atomizer subjected to inner and outer air streams to investigate the liquid viscosity and swirl velocity on the maximum growth rate has been carried out. The dimensionless dispersion equation that governs the instability of a viscous annular liquid sheet under air streams was derived with linear stability analysis. The dispersion equation solved by numerical method and investigated viscosity and swirl velocity effect on maximum growth rate and its corresponding unstable wave number. The results show that decrease in viscosity has positive effect on maximum growth rate and its corresponding unstable wave number. At low liquid swirl Weber number liquid swirl has a stabilizing effect and at high liquid swirl Weber number liquid swirl velocity has a destabilizing effect on the liquid sheet. The growth rate can be related to the breakup length of the liquid sheet and when the growth rate increase, breakup length was shorter. The drop diameter dependent to the wave number and decrease with increase on it that afford to improvement the combustion and decrease the specific fuel consumption.

Keywords

linear Instability

growth rate

atomization

Primary breakup

swirl jet

Article Title Persian

مدل سازی اتمیزاسیون اولیه اسپری چرخان لزج

Authors Persian

فتح اله امی

سید عسکری مهدوی

سید مصطفی حسینعلی پور

احسان موحدنژاد

Abstract Persian

در مقاله حاضر تلاش شده است تا اثر ویسکوزیته و سرعت چرخشی مایع روی اتمیزاسیون یک اسپری حلقوی توخالی لزج چرخان تحت نوسانات سینوسی و جریان هوای غیر لزج مورد بررسی قرار گیرد. این کار به روش تئوری پایداری خطی انجام شده و در نهایت معادله توزیع بدون بعد نرخ رشد موج که بر ناپایداری لایه حلقوی مایع حاکم است بدست می آید. این معادله غیر خطی با روش عددی حل و اثر لزجت و سرعت چرخشی مایع روی ماکزیمم نرخ رشد موج و عدد موج معادلش بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که کاهش ویسکوزیته مایع موجب افزایش ماکزیمم نرخ رشد موج و عدد موج معادلش می شود. چرخش مایع در اعداد وبر چرخشی پایین موجب کاهش ناپایداری و در اعداد وبر چرخشی بالا موجب افزایش ناپایداری لایه مایع می شود. نرخ رشد موج با طول شکست اولیه اسپری مرتبط بوده و در اثر افزایش آن طول شکست اولیه جت کوتاهتر می شود. قطر قطرات نیز به عدد موج معادل ماکزیمم نرخ رشد موج بستگی داشته و با افزایش عدد موج، کاهش می یابد که نتیجه آن بهبود احتراق و کاهش مصرف سوخت ویژه می باشد.

Keywords Persian

ناپایداری خطی

نرخ رشد

اتمیزاسیون

شکست اولیه

جت چرخشی

[1] Senecal, P. K., Schmidt, D. P., Nouar, I., Rutland,C. J., Reitz, R. D. and Corradini, M. L.,“Modeling High-Speed Viscous Liquid Sheet Atomization”. Journal of Multiphase Flow, Vol.25,Issue 6-7, 1999, pp. 1073-1097.

[2] Ibrahim, A., Comprehensive Study of Internal Flow Field and Linear and Nonlinear Instability of an Annular Liquid Sheet Emanating from an Atomizer,[Thesis phD], University of Cincinnati, Engineering, 2006, p. 270.

[3] Panton, R. L., Incompressible Flow, John Wiley and Sons, Inc., 1995.

[4] Rolf, D. R., Spray Technology Short Course,Wisconsin University, May 7, 1996 .

[5] Liao, Y., Jeng, S. M., Jog, M. A. and Benjamin, M. A.,“A Comprehensive Model to Predict Simplex

Atomizer Performance”, Journal Engineering Gas Turbines Power, Vol. 121, Issue. 2, 1999, pp. 285–294.

[6] Liao, Y., Jeng, S. M. and Jog, M. A., “Effect of ir Swirl Profile on the Instability of a Viscous Liquid Jet”, Journal Fluid Mech. Vol. 424, 2000, pp. 1–20.

[7] Liao, Y., Jeng, S. M. and Jog, M. A., “Instability of an Annular Liquid Sheet Surrounded by Swirling Airstreams”, AIAA Journal, Vol. 38, Issue 3, 2000, pp. 453–460.

[8] Liao, Y, Jeng, S. M. and Jog, M. A., “Advanced Sub-Model for Airblast Atomizers”, Journal Propulsion Power, Vol. 17, No. 2, 2001, pp. 411–417

[9] Ibrahim, A. A., Jog, M. A. and Jeng, S. M. “Effect of Liquid Swirl Velocity Profile on the Instability of a

Swirling Annular Liquid Sheet”, Atomization Spray,Vol. 16, Issue 3, 2006, pp. 237–263.

[10] Ibrahim, A. A., Jog, M. A. and Ohio, C. “Effect of Liquid and Air Swirl Strength and Relative

Rotational Direction on the Instability of an Annular Liquid Sheet”, Acta Mechanica, Vol. 186, No. 1-4, 2006, pp.113–133.

[11] Ibrahim, A. A. and Jog, M. A. “Nonlinear Instability of an Annular Liquid Sheet Exposed to Gas Flow”, Multiphase Flow, Vol. 34, Issue 7,2008, pp. 647–664.

[12] Shen, J. “Formation and Characteristics of Sprays from Annular Viscous Liquid Jet Breakup”, [Ph.D. Thesis], University of Victoria, BC, Canada, 1997.