علوم و فناوری فضایی

علوم و فناوری فضایی

استخراج یک مدل نظری انرژی-مبنا به منظور تخمین قطر میانگین قطرات اسپری خروجی از یک انژکتور گریز از مرکز

نوع مقاله : مقالة‌ پژوهشی‌

نویسندگان
1 پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
2 دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
پیش ­بینی نحوة توزیع قطر و سرعت قطرات اسپری به پارامترهای مختلفی چون خصوصیات فیزیکی، سرعت سیال و محیط گازی اطراف و هندسة داخلی انژکتور بستگی دارد. مرحلة تشکیل قطرات که دارای تنوع فراوان از نظر قطر و سرعت قطرات است، با یک دیدگاه آماری قابل پیش­ بینی است. از آنجا که روش­های نظری موجود برای تخمین توزیع قطر و سرعت قطرات نیازمند داده­های تجربی نظیر قطر میانگین و سرعت میانگین قطرات به عنوان ورودی هستند، در این مقاله، تلاش شده است تا با پیشنهاد یک روش نظری بر پایة معادلة بقای انرژی، قطر میانگین قطرات را به‌دست آورد و به جای دادة تجربی در مدل­های پیش‌بینی‌کننده توزیع قطر قطرات نظیر مدل ماکزیمم آنتروپی استفاده کرد. بدین ترتیب با حفظ دقت خوب، آن مدل­های پیش‌بینی‌کنندة توزیع قطر قطرات نیز می­توانند به داده­های تجربی وابستگی کمتری پیدا کنند. پارامترهای لازم این مدل نظیر راندمان اتمیزاسیون و عدد وبر نیز از مدل دینامیک سیالات محاسباتی تأمین شده­ اند. سپس یک مطالعه پارامتریک به منظور بررسی ارتباط میان راندمان اتمیزاسیون و سرعت اسپری با قطر میانگین قطرات انجام شده است. این مدل پیشنهادی جدید، به عنوان یک مدل سریع و ساده، در مقایسه با داده­ های تجربی در دسترس، پیش­بینی خوبی از قطر میانگین قطرات به‌دست داده است.
کلیدواژه‌ها

[1]  Fritsching, U., Spray Simulation, 3rd Edition, London, Cambridge University Press, 2004.
[2]  Lefebvre, AH., Atomization and Sprays, 1st Edition, Washington, Hemisphere Publishing, 1989.
[3]  Babinsky, E. and Sojka, PE., “Modeling Droplet Size Distributions,” Progr Energy Combust Sci, Vol. 28, 2002, pp. 303–329.
[4]  Movahednejad, E., Prediction of Size and Velocity Distribution of Droplets in Spray by Maximum Entropy Principle and Using Wave Instability, (Thesis??), Tehran, Tarbiat Modares University, 2010.
[5]  Ashgriz, N., Handbook of Atomization and Sprays In: Theory and Applications, 2nd Edition, New York, Springer, 2011.
[6]  Liu, H., Science and Engineering of Droplets: Fundamentals and Applications, Materials Science and Process Technology, 2nd Edition, Utah, William Andrew, 2000.
[7]  Bordas, R., John, V., Schmeyer, E. and Thevenin, D., “Measurement and Simulation of a Droplet Population in a Turbulent Flow Field,” Computers & Fluids, 66, 2012, pp. 52-62.
[8]  Park, H., Yoon, SS. and Heister, SD., “A Nonlinear Atomization Model for Computation of Drop Size Distributions and Spray Simulations,” International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol. 48, 2005, pp. 1219-1240.
[9]  Yoon. SS. and Des Jardin, PE. “Modeling Spray Impingement using Linear Stability Theories for Droplet Shattering,” International Journal for Numerical Methods in Fluids, 50, 2006, pp. 469-489.
[10]  Hosseinalipour, S. M., Karimaei, H. and Ommi, F., “Design, Numerical Simulation and Test of a Swirl Injector with Tangential Inlets,” Journal of Fuel and Combustion, Vol.7, 1393, pp. 26-42 (In Persian).

  • تاریخ دریافت 25 مرداد 1396
  • تاریخ بازنگری 23 مهر 1396
  • تاریخ پذیرش 17 آبان 1396
  • تاریخ اولین انتشار 01 آذر 1396