جلسه دفاع رساله دکتری مهندسي مکانيک هادی صفایی

فارسی

موضوع: شبيه‌سازي برخورد، پهن‌شدن و انجماد قطره تو خالي در فرايند  اسپري حرارتي با استفاده از روش کسرحجمي سيال تراکم‌پذير
استاد راهنما:  دکتر محسن دوازده‌امامی
اساتيد مشاور: دکتر احمدرضا پیشه‌ور، دکتر حمیدرضا سلیمی جزی
اساتيد داور: دکتر محمد پسندیده فرد، دکتر مهرزاد شمس، دکتر محمود اشرفی‌زاده، دکتر احمد سوهانکار
چکيده
پديده برخورد قطره به سطح و انجماد آن‌، کاربردهاي مختلفي در صنعت دارد. از جمله کاربردهاي اين پديده مي‌توان به فرايند پوشش‌دهي اسپري حرارتي اشاره کرد که در آن تعداد زيادي از ذرات ذوب شده، شتاب‌دهي شده، به سطح هدف برخورد کرده و يک لايه پوششي محافظ بر روي آن تشکيل مي‌دهند. شبيه‌سازي عددي برخورد اسپري به سطح، با در نظر گرفتن کل قطرات، و فعل و انفعال مابين قطرات با يکديگر و يا مابين قطرات و سطح، امکان‌پذير نيست. از اين رو معمولاً برخورد يک تک قطره به سطح، شبيه‌سازي عددي مي‌شود. هدف از تحقيق حاضر، شبيه‌سازي برخورد قطره توخالي به سطح، شناسايي پارامترهاي تأثيرگذار در فرايند برخورد و بررسي اثرات گاز محيط و گاز محبوس، بر ديناميک قطره است. با توجه به سرعت‌هاي بالاي برخورد، از يک مدل عددي بر مبناي کسر حجمي سيال (VOF) براي جريان‌هاي تراکم‌پذيراستفاده شده است. تأثير سرعت برخورد، ضخامت پوسته و حالت قطره (از لحاظ مذاب يا نيمه مذاب بودن) بر ديناميک برخورد مشخص شده است. در حالت نيمه مذاب به اطلاعات هندسي قطره تو خالي نظير قطر قطره، قطر هسته جامد و ضخامت پوسته نياز است. تمامي اين اطلاعات از داده‌هاي آماري در دسترس نيست. از اين رو قبل از شبيه‌سازي برخورد قطره توخالي به سطح، ابتدا فرايند توليد ذره توخالي از ذره آگلوموره به روش تيمار پلاسما، با ارائه مدل تحليلي و همچنين با شبيه‌سازي عددي بررسي شده است. از اطلاعات بدست آمده از مدل تحليلي به عنوان داد‌ه‌هاي ورودي براي شبيه‌سازي عددي برخورد قطره توخالي نيمه مذاب به سطح استفاده شده است.
 نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌دهد در توليد ذره توخالي از ذره آگلوموره، در صورت کم بودن تخلخل اوليه، ذره متخلخل توليد مي‌شود. در حالي که اگر تخلخل اوليه زياد باشد، ذره توخالي تشکيل مي‌شود. نتايج ديگر تحقيق بيانگر آن است که در سرعت‌هاي بالاي برخورد قطره تو خالي به سطح، تراکم‌پذيري گاز نقش به سزايي بر ديناميک برخورد ايفا مي‌کند. در اين حالت قطره به صورت انفجاري متلاشي شده و با افزايش سرعت برخورد، متلاشي شدن قطره شديدتر مي‌شود. استفاده از مدل تراکم‌پذير اسپلتي با تخلخل بيشتر را نسبت به مدل تراکم‌ناپذير پيش‌بيني مي‌کند. با کاهش ضخامت پوسته احاطه کننده گاز، قطره در محل برخورد دچار گسيختگي شده و همزمان دو جت ناهمسو يکي از مرکز و ديگري از اطراف نقطه برخورد تشکيل مي‌شوند. در اين حالت اسپلت حاصل داراي تخلخل بيشتري است. در صورت وجود هسته جامد مرکزي در قطره توخالي، فشار در نقطه برخورد نسبت به حالتي که قطره کاملا مذاب است بيشتر شده (P=40 Mpa)، که اين امر پيوند مکانيکي قطره با سطح را تقويت مي‌کند. نتايج تحقيق حاضر نشان مي‌دهد که  در اطراف هسته جامد، مقداري هوا به دام ميفتد که باعث کاهش پيوند مکانيکي بين لايه‌ها شده و همچنين ضريب انتقال حرارت مؤثر نيزکاهش مي‌يابد.
کلمات کليدي:
1- سيال تراکم‌پذير، 2- پوشش‌دهي پاشش حرارتي،3- قطره تو خالي،4- انجماد،5- کسر حجمي سيال.
 
 

مکان: 

سمينار 1 دانشکده مکانيک

تاریخ: 

پنجشنبه, آذر 2, 1396 - 08:30

نوع رویداد: 

سمینار علمی

تحت نظارت وف بومی آسپا-وف