تعيين مشخصات شكست اوليه صفحه سيال خروجي از اتمايزر ايربلست به وسيله بررسي غيرخطي ناپايداري در صفحه سيال

Prediction of Primary Spray Breakup Specifications by Investigation of Non-linear Spray Instability Growth

در اين تحقيق با استفاده از فرض جريان پتانسيل و استفاده از روش اغتشاشات كوچك، رشد غيرخطي ناپايداري ايجاد شده روي صفحه سيال خروجي از اتمايزر با جريان هواي داخلي و خارجي تحليل مي شود. در ابتدا، معادلات بقا در حالت سه بعدي با فرض جريان پتانسيل بازنويسي شده و با توجه به شروط مرزي استاتيك و ديناميك و معادله بقاي ممنتوم در مرز مشترك و همچنين فرض اغتشاشات به صورت سري تواني فوريه، معادلات اصلي تعيين مي شود. سپس، با استفاده از نرم افزار متمتيكا ضرايب تعيين شده و معادله ناپايداري حل مي شود. جهت ارزيابي، نتايج مدل سه بعدي در ابتدا با حل دو بعدي ساير محققين ارزيابي مي شود. سپس، مقايسه اي بين نمودار تغييرات نرخ رشد ناپايداري نسبت به تغييرات عدد موج حاصل از مدل با نتايج ساير محققين صورت مي گيرد. پس از آن، رفتار نتايج تحليل سه بعدي با حالت تجربي از نظر كيفي مقايسه مي شود. در ادامه، مقدار طول شكست يك اتمايزر با استفاده از سامانه آزمون سرد انژكتور، اندازه گيري شده و با استفاده از نتايج آن مقايسه اي بين نتايج مدل هاي خطي و غيرخطي صورت مي گيرد. درنهايت، ملاحضه مي شود نتايج مدل با روابط تجربي مقايسه شده و با انتخاب مناسب اغتشاش اوليه كه در اين حالت مشخص مي شود، نتايج با نتايج تجربي تطابق لازم را دارد.

In this study, a non-linear asymmetric instability analysis was carried out to study primary atomization of annular liquid sheets emanating from a prefilming airblast atomizer, using potential flow assumption and a perturbation method. In this direction, first the governing equations were derived according to potential flow assumption and conservation equations, while dynamic and static boundary conditions at the interface were considered. The first and second order equations were then solved using Mathematica. The results in 2D geometry were compared with the ones of Jazayeri 2D sheet instability analysis. Then, the variation of deduced instability growth rate against wave number was compared with the results of other researchers. Next an experimental test was performed to measure the primary breakup length of an airblast atomizer and the results were compared with the primary breakup length, which was deduced from non-linear and linear instability analysis. Finally, the primary breakup length was compared with experimental results at various Weber numbers, showing relatively good agreements.