نوع مقاله : مقالة تحقیقی (پژوهشی)
نویسندگان
1 استادیار، گروه علوم فضایی، پژوهشکده سامانه های فضانوردی، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایران
2 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
3 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
پدیده ناپایداری و تجزیه جتهای سیال به خاطر کاربرد فراوانی که این جتها در صنعت دارند، همواره مورد توجه بسیاری از محققین بوده است. یکی از موضوعاتی که بسیار مورد توجه قرارگرفته است، بحث دینامیک تشکیل قطرات و عوامل تأثیرگذار بر آن است. در فرآیند اتمیزاسیون، اختلالهای کوچک در جت یا لایه مایع رشد میکنند و در نهایت موجب تجزیه آن به لیگامنتها و قطرات ریزتر میشوند. به فرآیند شکست ابتدایی جت سیال، شکست اولیه گفته میشود. مرحله شکست اولیه در فرآیند اتمیزاسیون با توجه به حرکت امواج روی سطح لایه سیال، به کمک تحلیلهای ناپایداری، معین و قابل تعیین است. نظریه ناپایداری تا کنون در تحقیقات پیشین به صورت خطی و غیرخطی ضعیف بر روی لایه استوانهای شکل سیال پیادهسازی شده است و اثر مخروطی بودن لایه در مدل لحاظ نشده است. بنابراین به منظور اصلاح این مدل، در این مقاله تلاش شد تا تئوری ناپایداری خطی بر روی لایه مایع مخروطی شکل پیادهسازی گردد و بدین ترتیب علاوه بر سرعتهای محوری و محیطی، سرعتهای شعاعی فاز مایع و گاز نیز به معادلات حاکم اضافه گردد. از نتایج این مدل اصلاح شده شامل مشخصه های ناپایدارترین موج سطح لایه سیال (عدد موج و نرخ رشد بیشینه)، برای تخمین قطر میانگین قطرات و همچنین طول شکست میتوان استفاده نمود. پیش بینی این مدل اصلاح شده، همخوانی خوبی با نتایج تجربی موجود دارد.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Implementation of Linear Hydrodynamic Instability Theory on a Hollow Cone-shaped Liquid Sheet of a Swirl Injector
نویسندگان [English]
- Hadiseh Karimaei 1
- Ramin Ghorbani 2
- Seyed Mostafa Hoseeinalipour 3
1 Assistant Professor, Aerospace Systems Research Institute, Aerospace Research Institute, Ministry of Science, Research and Technology, Tehran, IRAN
2 M.Sc. Mechanical engineering faculty, Iran University of science and technology, Tehran, IRAN
3 Associate Professor, Department Mechanical Engineering. Iran University of Science and Technology, Tehran, IRAN
چکیده [English]
In the atomization process, small disturbances grow in liquid jet or sheet and eventually cause to disintegrate it into ligaments and smaller droplets. Concerning to the motion of waves on the liquid sheet surface, the stage of primary breakup is deterministic and can be predicted by instability analyzes. In early studies, the theories of linear and weakly nonlinear instability have been implemented on a cylindrical liquid sheet and the effect of spray cone angle was not included in the model. Therefore, in this paper in order to improve the model, the linear instability theory is implemented on a cone-shaped liquid sheet for the first time, and therefore radial velocities of liquid and gas phases are also considered moreover than axial and tangential velocities. The results of this improved model such as maximum wave growth rate and its corresponding wave number can be used to estimate mean droplet diameter and breakup length.
کلیدواژهها [English]
- Primary breakup
- linear instability
- wave number
- maximum growth rate
- atomization