بررسي عددي تاثير ميدان الكتريكي بر ميدان جريان و افزايش نرخ تبخير آب

Numerical investigation of the electric field effect on the flow field and enhancement of the water evaporation rate

در اين مقاله، مشخصه‌هاي ميدان جريان و انتقال جرم در يك كانال مسطح شامل يك حفره آب بدون حضور و همچنين تحت تاثير ميدان الكتريكي به كمك روش شبيه‌سازي گردابه‌هاي بزرگ مورد بررسي قرار گرفته است. مقايسه نتايج عددي حاضر با نتايج آزمايشگاهي نشان‌دهنده تطابق خوب مدل در پيش‌بيني جريان و انتقال جرم است. در ادامه اثر مقدار عدد رينولدز و ولتاژ ميدان الكتريكي بر ميزان نرخ تبخير تحليل شده است. نتايج عددي نشان مي‌دهد كه اعمال ولتاژ قوي به الكترود سيمي سبب ايجاد اغتشاش و توليد گردابه روي سطح آب مي‌شود. مشاهده مي‌شود كه در يك عدد رينولدز ثابت، با افزايش ولتاژ اعمالي نرخ تبخير افزايش مي‌يابد، اما در يك ولتاژ ثابت با افزايش عدد رينولدز ورودي، نرخ تبخير تا عدد رينولدز 3391 نرخ صعودي و پس از آن به دليل كاهش اندازه گردابه حاصل از ميدان الكتريكي نرخ نزولي دارد. همچنين با استفاده از نتايج بدست آمده در محدوده اعداد رينولدز بيشتر از 3391، يك رابطه خطي بين عدد شروود نسبي و عدد الكتروهيدروديناميك استخراج شد. در انتها نيز يك رابطه بين اعداد بدون بعد حاكم بر جريان الكتروهيدروديناميكي مانند عدد شروود نسبي، عدد رينولدز و عدد الكتروهيدروديناميك بدست آمد.

In this paper, the flow field and mass transfer characteristics were evaluated numerically via Large Eddy Simulation in the presence and absence of the electric field in flat channel that is includes cavity containing water. Comparison of the numerical results with the experimental data was in good agreement with experimental data for prediction of flow field and mass transfer. Then, the effect of the Reynolds number variations in the different applied voltage on the water evaporation rate is investigated. The results indicate that applying the high voltage at the wire electrode can generate vortex and produce perturbation on the water surface. It is shown that at constant Reynolds number with the presence of the electric field, the Sherwood number will be increased but in constant applied voltage the Sherwood number will increase to the Reynolds of 3391 and then will decrease due to reduction in the size of generated vortex. Also, a linear relationship was obtained and relationship exists between the Sherwood number factor and the EHD number at Reynolds numbers greater than 3391. Finally, a relationship between dimensionless numbers like the relative Sherwood number, the Reynolds number and the EHD number was obtained.