15945

15945

پيش بيني توزيع سرعت و قطر قطرات پاشش به روش ماكزيمم آنتروپي به وسيله كوپل كردن مراحل اتميزاسيون

دكتري تخصصي

تبديل انرژي

اسفند 1394

اسفند 1394

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور

دكتر فتح اله امي

مكانيك

چكيده پيش¬بيني نحوة توزيع قطر و سرعت قطرات اسپري به پارامترهاي مختلفي چون خصوصيات فيزيكي، سرعت سيال و محيط گازي اطراف و هندسه داخلي انژكتور بستگي دارد. مرحله شكست اوليه در فرآيند اتميزاسيون با توجه به حركت امواج روي سطح لايه سيال، به كمك تحليل¬هاي ناپايداري، معين و قابل تعيين بوده در حالي¬كه مرحله تشكيل قطرات كه داراي تنوع فراوان از نظر قطر و سرعت قطرات مي¬باشد، با يك ديدگاه آماري قابل پيش¬بيني است. از آنجا كه روش¬هاي پيشين ارائه شده براي تخمين توزيع قطر و سرعت قطرات نيازمند داده¬هاي تجربي مي¬باشد، در اين رساله تلاش شده است تا پيش¬بيني توزيع قطر و سرعت قطرات اسپري با حفظ دقت خوب تا حد ممكن از داده¬هاي تجربي استقلال يابد. اصل ماكزيمم آنتروپي، يكي از متداول¬ترين و بهترين روش¬هايي است كه در كنار معادلات بقاء براي پيش¬بيني توزيع سايز و سرعت قطرات اسپري استفاده شده است. به دليل اشكالاتي كه در اين مدل وجود دارد، نتايج حاصل از پيش¬بيني اين مدل با نتايج تجربي به خوبي مطابقت ندارند. از اين¬رو در اين رساله، از يك ديدگاه متفاوت براي اصلاح مدل ماكزيمم آنتروپي استفاده شده است. مواردي كه ديدگاه جديد ارائه شده در اين رساله شامل مي¬شود عبارتند از اصلاح مدل ماكزيمم آنتروپي مستقل از داده¬هاي تجربي با تركيب مدل ماكزيمم آنتروپي با دو زيرمدل ديناميك سيالات محاسباتي و تحليل ناپايداري خطي بهبود يافته، تعيين عبارت چشمه انرژي با حل عددي جريان داخل انژكتور بر اساس مدل ديناميك سيالات محاسباتي با تخمين انرژي جنبشي، اصلاح تحليل ناپايداري خطي با ارائه مدل ناپايداري خطي بهبود يافته به منظور پيش¬بيني عدد موج و نرخ رشد ماكزيمم، پيش¬بيني قطر ميانگين قطرات و طول شكست با استفاده از مدل ناپايداري خطي بهبود يافته براي استفاده به عنوان ورودي¬هاي مدل ماكزيمم آنتروپي. در واقع با استفاده از نتايج دو زيرمدل مذكور در مدل ماكزيمم آنتروپي، دقت پيش¬بيني مشخصه¬هاي اسپري بهبود داده شده است. با تركيب اين سه مدل¬، پيش¬بيني توزيع سايز و سرعت قطرات مي¬تواند به صورت مستقل از داده¬هاي تجربي انجام گيرد. همچنين ساير ورودي¬هاي مدل ماكزيمم آنتروپي نظير قطر ميانگين قطرات، نيز كه در تحقيقات پيشين عمدتاً از اندازه¬گيري تجربي تامين ¬شده¬اند، از اين زيرمدل¬ها قابل دستيابي هستند. همچنين در اين رساله يك مدل نظري بر پايه معادله بقاء انرژي استخراج شده است تا از ديدگاه انرژي نيز تخميني براي قطر ميانگين قطرات بدست آورده شود. از اين روش نيز به عنوان زيرمدل براي مدل ماكزيمم آنتروپي استفاده شده است. همچنين روش طراحي و محاسبات يك انژكتور گريز از مركز جريان مماسي يك پايه با عملكرد دوفازي نيز ارائه شده است. اين انژكتور به گونه¬اي طراحي شده است كه يك زاويه پاشش باز و ضخامت لايه خيلي كم به¬دست مي¬دهد. آزمون¬هاي ماكروسكوپيك به منظور تعيين منحني مشخصه، توزيع حجمي پاشش و زاويه مخروط پاشش اين انژكتور¬ها و تشخيص انژكتور قابل قبول نزديك به تئوري در آزمايشگاه پيشرانش دانشگاه تربيت مدرس، قرار گرفته است. نتايج همخواني بسيار خوبي با داده¬هاي حاصل از اندازه¬گيري تجربي نشان مي¬دهند. واژه‌هاي كليدي: شكست اوليه، ماكزيمم آنتروپي، توزيع سايز قطرات، توزيع سرعت قطرات، روش حجم سيال، ناپايداري خطي، مدل انرژي، راندمان اتميزاسيون، آزمون اتميزاسيون.