19075

2139 دكتري

دكتري

تبديل انرژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

سيزده، 114ص. : مصور، جدول، نمودار

1402/09/18

كتابنامه

مهندسي مكانيك

مهندسي مكانيك

1402/09/18

2971917

تبخير قطرات يكي از انواع جريان¬هاي چندفازي است كه با تغيير فاز همراه مي¬باشد. تبخير قطرات در بسياري از پديده¬هاي طبيعي و كاربردهاي صنعتي روي مي¬دهد و به همين دليل تحقيقات زيادي در اين زمينه انجام شده است. در اين رساله از روش پيشروي جبهه براي شبيه¬سازي عددي تبخير قطرات در دو حالت دو بعدي و سه¬بعدي استفاده شده است. در روش پيشروي جبهه با افزايش نسبت چگالي، خطاي بقاي جرم افزايش مي¬يابد و همين عامل موجب شده تا روش پيشروي جبهه در مسائل با نسبت چگالي بالا كاربرد كمي داشته باشد. در اين رساله سازوكاري جديد براي جابه¬جايي جبهه (سطح مشترك) ارائه شده كه با استفاده از آن مي¬توان روش پيشروي جبهه را براي تحليل مسائل با نسبت چگالي بالا به كار برد. در اين سازوكار، در هر گام زماني معادله پواسون فشار دوبار حل شده و براي جابه¬جايي سطح مشترك از يك ميدان سرعت فاقد دايورجنس كمك گرفته شده است. بكارگيري اين روش موجب شده تا بتوان مسائل با نسبت چگالي¬حدود 500 را به شكل مطلوبي تجزيه و تحليل كرد. از طرفي در اين رساله روش پيشروي جبهه براي محيط¬هاي چند جزيي-چند فازي توسعه داده شده و محيط پيرامون قطره به صورت يك مخلوط گازي مدلسازي شده است. در اين حالت فرض شده كه قطره توسط يك گاز احاطه شده و خواص اين گاز با بخار حاصل از تبخير متفاوت باشد. نتايج حاصل نشان مي¬دهد كه در صورت وجود تفاوت چشمگير بين خواص بخار و گاز اوليه موجود در محيط حتما بايد تفاوت خواص را مدنظر قرار داد و محيط پيرامون قطره را به صورت مخلوط گازي شبيه‌سازي نمود. در ادامه روش عددي براي بررسي تبخير قطرات دو جزيي توسعه داده شده است. براي اين منظور فرض شده كه دو مايع تشكيل‌دهنده قطره به صورت همگن در يكديگر حل شده باشند. بعد از توسعه و بهبود روش عددي، صحت نتايج حاصل از روش عددي بررسي و در بخش پاياني تبخير افشانه قطرات مدلسازي شده است. در مسأله تبخير افشانه قطرات نقش عوامل مختلف بر پديده تبخير قطرات مطالعه و مشخص گرديده كه با افزايش فاصله قطرات، كاهش نسبت چگالي و افزايش عدد استفان تأثير برهمكنش قطرات بر نرخ تبخيركاهش مي¬يابد.

droplet evaporation is a typical multiphase flow with various applications in many natural phenomena and industrial processes. Different numerical methods have been used to simulate this type of flow. Front-Tracking is one of the common methods in the study and simulation of multiphase flows. The Front-Tracking method requires very fine resolution when dealing with high-density ratios with phase change. As a result, Front-Tracking method has rarely been used for solving problems at high-density ratios. In this thesis, by using a two-step algorithm for moving the front, the Front-Tracking method is modified for problems with high-density ratios. Also, the fluid around the droplet is considered as a gas mixture, and the generated vapor is considered as a different component from the primary gas that surrounds the droplet. In addition, the numerical method has been developed to simulate the evaporation of binary droplets and can be used to simulate multiphase-multicomponent problems. To validate the numerical method, the results are compared with the available analytical results and experimental data. In the final section, the evaporation of the droplets spray is simulated and the results showed that by increasing the droplet distance, decreasing the density ratio and increasing the Stefan number, the effect of the droplet interaction decreases.

سعيد مرتضوي راوري

احمدرضا پيشه وراصفهاني

ابراهيم شيراني چهار سوقي , رامين كوهي كمالي , مهرزاد شمس