چکیده


تبخیر قطرات یکی از انواع جریان­های چندفازی است که با تغییر فاز همراه می­باشد.
تبخیر قطرات در بسیاری از پدیده­های طبیعی و کاربردهای صنعتی روی می­دهد و به همین
دلیل تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است. در این رساله از روش پیشروی جبهه
برای شبیه­سازی عددی تبخیر قطرات در دو حالت دو بعدی و سه­بعدی استفاده شده است. در
روش پیشروی جبهه با افزایش نسبت چگالی، خطای بقای جرم افزایش می­یابد و همین عامل
موجب شده تا روش پیشروی جبهه در مسائل با نسبت چگالی بالا کاربرد کمی داشته باشد.
در این رساله سازوکاری جدید برای جابه­جایی جبهه (سطح مشترک) ارائه شده که با
استفاده از آن می­توان روش پیشروی جبهه را برای تحلیل مسائل با نسبت چگالی بالا به
کار برد. در این سازوکار، در هر گام زمانی معادله پواسون فشار دوبار حل شده و برای
جابه­جایی سطح مشترک از یک میدان سرعت فاقد دایورجنس کمک گرفته شده است. بکارگیری این
روش موجب شده تا بتوان مسائل با نسبت چگالی­حدود 500 را به شکل مطلوبی تجزیه و
تحلیل کرد. از طرفی در این رساله روش پیشروی جبهه برای محیط­های چند جزیی-چند فازی
توسعه داده شده و محیط پیرامون قطره به صورت یک مخلوط گازی مدلسازی شده است. در
این حالت فرض شده که قطره توسط یک گاز احاطه شده و خواص این گاز با بخار حاصل از
تبخیر متفاوت باشد. نتایج حاصل نشان می­دهد که در صورت وجود تفاوت چشمگیر بین خواص
بخار و گاز اولیه موجود در محیط حتما باید تفاوت خواص را مدنظر قرار داد و محیط
پیرامون قطره را به صورت مخلوط گازی شبیه‌سازی نمود. در ادامه روش عددی برای بررسی تبخیر قطرات دو
جزیی توسعه داده شده است. برای این منظور فرض شده که دو مایع تشکیل‌دهنده قطره به
صورت همگن در یکدیگر حل شده باشند. بعد از توسعه و بهبود روش عددی، صحت نتایج حاصل
از روش عددی بررسی و در بخش پایانی تبخیر افشانه قطرات مدلسازی شده است. در مسأله
تبخیر افشانه قطرات نقش عوامل مختلف بر پدیده تبخیر قطرات مطالعه و مشخص گردیده که
با افزایش فاصله قطرات، کاهش نسبت چگالی و افزایش عدد استفان تأثیر برهمکنش قطرات بر
نرخ تبخیرکاهش می­یابد.





کلمات کلیدی: تبخیر، پیشروی جبهه، چندفازی، چند
جزیی، دینامیک سیالات محاسباتی




چکیده


تبخیر قطرات یکی از انواع جریان­های چندفازی است که با تغییر فاز همراه می­باشد.
تبخیر قطرات در بسیاری از پدیده­های طبیعی و کاربردهای صنعتی روی می­دهد و به همین
دلیل تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده است. در این رساله از روش پیشروی جبهه
برای شبیه­سازی تبخیر قطرات استفاده شده است. در روش پیشروی جبهه با افزایش نسبت
چگالی، خطای بقای جرم افزایش می­یابد و همین عامل موجب شده تا روش پیشروی جبهه در
مسائل با نسبت چگالی بالا کاربرد کمی داشته باشد. در این رساله سازوکاری جدید برای
جابه­جایی جبهه (سطح مشترک) ارائه شده که با استفاده از آن می­توان روش پیشروی
جبهه را برای تحلیل مسائل با نسبت چگالی بالا به کار برد. از طرفی در این رساله
روش پیشروی جبهه برای محیط­های چند جزیی-چند فازی توسعه داده شده و علاوه بر اینکه
محیط پیرامون قطره به صورت یک مخلوط گازی مدلسازی شده، خود قطره نیز می­تواند
مخلوطی از دو مایع متفاوت باشد. بعد از توسعه و بهبود روش عددی، صحت نتایج حاصل از
روش عددی بررسی شده و در بخش پایانی تبخیر افشانه قطرات مدلسازی شده است. در مسأله
تبخیر افشانه قطرات نقش عوامل مختلف بر پدیده برهمکنش قطرات مطالعه و مشخص گردیده
که با افزایش فاصله قطرات، کاهش نسبت چگالی و افزایش عدد استفان تأثیر برهمکنش
قطرات بر نرخ تبخیرکاهش می­یابد.


کلمات کلیدی: تبخیر، پیشروی جبهه، چندفازی، چند جزیی، دینامیک سیالات محاسباتی