نوع مقاله : مقالة تحقیقی (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
عنوان مقاله [English]
Extraction of a Theoretical Energy-based Model to Estimate Mean Droplet Diameter of the Swirl Injector Spray
نویسندگان [English]
- Hadiseh Karimaei 1
- seyed mostafa hosseinalipour 2
1 Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, IRAN
2 Department of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology,Tehran, IRAN
چکیده [English]
The droplet formation stage of a spray, which enjoys a great diversity in size and droplet velocity, is predictable through a statistical approach. Since the available methods require experimental data such as mean droplet diameter and mean droplet velocity as inputs to estimate the distribution of the droplets, this study attempts to propose a consistent theoretical model based on the energy conservation equation for the estimation of mean droplet diameter to be used in the predictive models of droplet size distribution, such as maximum entropy model. Therefore, those models can be independent of experimental data. The parameters needed in the model, such as atomization efficiency and the Weber number are provided using a CFD model. Then, a parametric study to evaluate the relationship between the atomization efficiency and spray velocity, and mean droplet diameter is carried out. This new proposed model entitled energy-based model (EBM) can provide a very good prediction of mean droplet diameter in comparison with the available experimental data.
کلیدواژه‌ها [English]
- Swirl injector
- Mean droplet diameter
- Energy-based model
- Atomization efficiency
- Weber number
)