تركيب مدل جريان داخلي انژكتور و مدل ماكزيمم آنتروپي به منظور پيش بيني توزيع قطر قطرات پاشش

Coupling of internal flow analysis of an injector and maximum entropy model to predict droplet diameter distribution

پيش بيني نحوه توزيع قطر قطرات اسپري به پارامترهاي مختلفي چون خصوصيات فيزيكي، سرعت سيال و محيط گازي اطراف و هندسه داخلي انژكتور بستگي دارد. مرحله تشكيل قطرات داراي تنوع فراوان از نظر قطر و سرعت قطرات ميباشد و با يك ديدگاه آماري قابل پيشبيني است. اصل ماكزيمم آنتروپي، يكي از متداولترين و بهترين روشهايي است كه در كنار معادلات بقاء براي پيشبيني توزيع سايز قطرات اسپري استفاده شده است. به دليل اشكالاتي كه در اين مدل وجود دارد، نتايج حاصل از پيشبيني اين مدل با نتايج تجربي به خوبي مطابقت ندارند. از اينرو در اين مقاله، از يك ديدگاه متفاوت براي بهبود نتايج مدل ماكزيمم آنتروپي استفاده شده است. بدين ترتيب كه اصلاح مدل ماكزيمم آنتروپي به وسيله تركيب اين مدل با زيرمدل ديناميك سيالات محاسباتي صورت گرفته است. به كمك زير مدل ديناميك سيالات محاسباتي و حل عددي جريان داخل انژكتور، عبارت چشمه انرژي با تخمين انرژي جنبشي با دقت بيشتري برآورد شده است و در مدل ماكزيمم آنتروپي استفاده شده است. در واقع با استفاده از اين زيرمدل در مدل ماكزيمم آنتروپي، دقت پيشبيني مشخصههاي اسپري بهبود داده شده است. همچنين نياز مدل ماكزيمم آنتروپي به داده‌هاي تجربي ورودي نيز كاهش داده شده است. به كمك اين مدل تركيبي، به نوعي اثر بالادست جريان اسپري بر روي توزيع قطر قطرات با دقت خوبي لحاظ گرديده است. نتايج مدل حاضر توافق خوبي را با نتايج تجربي در دسترس نشان داده است.

Prediction of spray droplet diameter distribution depends on the various parameters such as physical properties, fluid velocity, and discharge environment and injector geometry. The stage of forming droplets confers a great variety of size and therefore will be predictable with a statistical approach. The maximum entropy principle is one of the best and most popular ways to predict the spray droplet size distribution along with the conservation equations. Due to some drawbacks in this model, the predicted results do not match well with the experimental data. It is suggested the available energy source in the MEP model equation be improved by numerical solution of flow inside the injector based on the CFD technique. This will enhance the calculation accuracy of the turbulent kinetic energy of the output spray. In fact, by using this sub-model in the maximum entropy model, the prediction accuracy of the spray characteristics is improved. Also, the requirement of the maximum entropy model to the experimental data as inputs has been reduced. By the present coupled model, the effect of spray upstream on the droplet size distribution can be considered with good accuracy. The results show a close agreement with the available experimental data.