تبدیل انرژی کاربردی

تبدیل انرژی کاربردی

مطالعه الکتروهیدرودینامیک قطره در فرآیند برخورد به سطح گرم در رژیم تبخیر فیلم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج
چکیده
در این در این تحقیق، الکتروهیدرودینامیک یک قطره هنگام برخورد به یک سطح گرم آبدوست در رژیم برخورد نشست و رژیم انتقال حرارت تک فازی بر اساس تئوری نیمه ­رسانای تیلور مطالعه می­ شود. مطالعات موجود در این زمینه بسیار محدود هستند. در این مطالعه، برای اولین بار فرآیند برخورد قطره به سطح با استفاده از نسخه نامیرای روش سطح تراز شبیه سازی و کمیت­ های ناپیوسته در سطح مشترک با دقت مدل­سازی می ­شوند. با افزایش عدد مویینگی الکتریکی، میزان پخش شدن قطره روی سطح و در نتیجه نرخ انتقال حرارت از سطح کاهش می‌یابد. در عدد رینولدز 400 و عدد مویینگی الکتریکی 0.49 حداکثر شعاع پخش قطره و حداکثر نرخ انتقال حرارت نسبت به حالت بدون میدان به‌ترتیب حدود 7.6 و 13 درصد کاهش می­یابند. با افزایش شدت میدان الکتریکی، دامنه نوسانات قطره کاهش می‌یابد و قطره در مدت زمان کمتری نسبت به حالت بدون میدان به تعادل می­ رسد. همچنین، حداکثر شعاع پخش و حداکثر نرخ انتقال حرارت سریع­تر اتفاق می­ افتد. افزایش نسبت­ های ضریب رسانایی الکتریکی و ضریب گذردهی الکتریکی، موجب افزایش میزان پخش قطره و نرخ انتقال حرارت می‌شود. در عدد رینولدز 400 و عدد مویینگی الکتریکی 0.22، با افزایش نسبت رسانایی الکتریکی از 1000 به 10000، حداکثر شعاع پخش و حداکثر نرخ انتقال حرارت به‌ترتیب 6.23 و 10.33 درصد افزایش می­ یابند. همچنین، با افزایش نسبت گذردهی الکتریکی از 100 به 1000، این کمیت­ ها به‌ترتیب 8.64 و 16.67 درصد افزایش می­ یابند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of the electrohydrodynamics of a droplet during the impact process on a heated surface in the film evaporation regime

نویسندگان English

Alireza Ghanbarpour
Pedram Pournaderi
Department of Mechanical Engineering, Yasouj University
چکیده English

In this research, the electrohydrodynamics of a droplet impacting a hydrophilic heated surface in the deposition regime is studied based on the Taylor’s leaky dielectric theory. The available studies in this area are very limited. In this study, for the first time, the droplet impact process on a surface based on a sharp version of the level-set method is simulated and discontinuous quantities at the interface are modeled accurately. The droplet spreading extent on the surface and, consequently, the heat transfer rate decrease with an increase in the electric capillary number. At a Reynolds number of 400 and an electric capillary number of 0.49, the maximum spreading radius of the droplet and heat transfer rate decrease 7.6% and 13%, respectively, compared to the case without an electric field. Increasing the electric field strength reduces the amplitude of droplet oscillations and, the droplet reaches equilibrium in a shorter time. Moreover, the maximum spreading radius and the maximum heat transfer rate occurs earlier. Higher the electric conductivity and permittivity ratios enhance both the droplet spreading extent and the heat transfer rate. At a Reynolds number of 400 and electric capillary number of 0.22, increasing the electric conductivity ratio from 1000 to 10000 leads to a 6.23% increase in the maximum spreading radius and a 10.33% increase in the heat transfer rate. Similarly, increasing the electric permittivity ratio results in increases of 8.64% and 16.67%, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Electrohydrodynamics
Impact process
Droplet
Electric permittivity
Electric conductivity