Journal of Computational Applied Mechanics

اثر شدت چرخش گاز در شبیه‌سازی ایجاد پوشش سطحی برروی دیواره داخلی یک استوانه در فرآیندهای پاششی

Document Type : Research Paper

Authors

1 دانشگاه پیام نور

2 دانشگاه فردوسی مشهد

Abstract

در این پژوهش اثر جریان فاز گاز خصوصاً شدت چرخش آن در ایجاد پوشش برروی دیواره داخلی استوانه، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. معادلات حاکم بر فاز گاز با استفاده از روش کنترل حجمی و با کمک الگوریتم سیمپل به همراه مدل سازی ریاضی جریان مغشوش، حل گردیده است. همچنین معادلات حاکم بر حرکت قطرات در سیستم لاگرانژین و در هر گام زمانی حل شده است. پس از تعیین محل، زاویه و سرعت برخورد قطره با سطح، دینامیک برخورد قطره، توسط شبیه سازی عددی سیالات با سطح آزاد، بررسی گردیده است. نتایج نشان‌دهنده اثر قابل توجه شدت چرخش گاز برروی محل، زاویه، سرعت برخورد قطرات با سطح و ضخامت بدون بعد فیلم ایجاد شده می‌باشد. در ادامه نمودارهای مربوط به پارامترهای مهم در تشکیل پوشش برروی سطح داخلی استوانه، رسم گردیده و تغییرات آنها مطالعه شده است. یکی از نتایج مهم به دست آمده، چگونگی تغییر دامنه و مقدار حداکثر توزیع پوشش ایجاد شده برروی سطح در اعداد چرخش گوناگون (4/1?8/0) می‌باشد. همچنین اثر شدت چرخش گاز در محل پوشش ایجاد شده برروی سطح مطالعه شده است. این نتایج نشان می‌دهد که با زیاد شدن عدد چرخش گاز، دامنه پوشش قطرات برروی سطح داخلی استوانه کاهش یافته و مقدار حداکثر ضخامت بدون بعد در واحد زمان افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش عدد چرخش گاز، نمودار توزیع پوشش ایجاد شده به نقطه شروع پاشش نزدیکتر می‌شود. در این مطالعه مشخص گردیده که رتبه ضخامت بدون بعد در واحد زمان، از درجه 01/0 می‌باشد.

Keywords

Ma, J., Yu, S.C.M., and Ng, H. W. (2005). "The Particle In-Flight Characteristics in Plasma Spraying Process Measured by Phase Doppler Anemometry (PDA)." Plasma Chemistry and Plasma Processing, Vol. 25, No. 1, February PP. 55-86.
Miki-Yoshidaa, M., Antunez-Floresa, W., Gomez-Fierroa, K., Villa-Pandoa, L., Silveyra-Moralesa, R., Sanchez-Santiago, P., Martınez-Sancheza, R., JoseYacama, M. (2006). " Growth and structure of TiO2 thin films deposited inside borosilicate tubes by spray pyrolysis." Surface & Coatings Technology, 200, PP. 4111 –4116.
Takashi, A., Kenichiro, T. Yoshio, H. (2007). "Effects of preheating temperature of NAS battery Al cylinders
on the flattening behaviors of high Cr-Fe alloy plasma spray particles and the adhesion strength of internally sprayed coatings." Nippon Kinzoku Gakkaishi/Journal of the Japan Institute of Metals, v 71, n 8, August, p PP. 636-640.
Uozato, S., Nakata, K., Ushio, M. (2005). "Evaluation of ferrous powder thermal spray coatings on diesel engine cylinder bores." Surface & Coatings Technology, 200, PP. 2580 – 2586.
Tu, J.Y. (2000). "Numerical Investigation of Particulate Flow Behavior in Particle-wall Impaction." Aerosol Science and Technology, Vol. 32, PP. 509-526.
Lee, B.E., Tu, J.Y., Fletcher, C.A.J. (2002). " On numerical modeling of particle–wall impaction in relation to erosion prediction: Eulerian versus Lagrangian method." Elsevier Science, Wear, Vol. 252, PP. 179–188.
Tian, Z. F., Tu J.Y., and Yeoh, G.H. (2005). "Numerical simulation and validation of dilute gas-particle flow over a backward-facing step" Aerosol Science and Technology, Vol. 39, PP.319–332.
Sommerfeld, M. (1992). "Modelling of Particle- Wall Collisions in Confined Gas-Particle Flows." Int. J. Multiphase Flow, Vol. 18, PP. 905-926.
Moghiman, M., Maneshkarimi, M.R. (2000). "Effect of swirl intensity and droplet size on turbulent spray combustion." J. Ir. Mech. Eng., 5-47, PP. 47-59.
Tu, J.Y., Yeoh, G.H., Morsi, Y.S., and Yang, W. (2004). " A Study of Particle Rebounding Characteristics of a Gas–Particle Flow over a Curved Wall Surface." Aerosol Science and Technology, Vol. 38, PP.739–755.
Harlow, F.H, Shannon, J.P. (1967). “The splash of a liquid droplet.” J. Appl. Phys., Vol. 38, PP.3855.
Trapaga, G., Szekely, J. (1991). "Mathematical modeling of the isothermal impingement of liquid droplets in spraying processes." Metall. Trans. B, 22. 901.
Liu, H., Lavernia, E.J., Rangel, R. (1993). “Numerical simulation of substrate impact and freezing of droplets in plasma spray processes.” J. Phys., D, Vol. 26, PP. 1900–1908.
Kothe, D.B., Mjolsness, R.C., "RIPPLE : A new model for incompressible flow with surface tension." AIAAJ., Vol. 30, PP. 2694, 1992.
Pasandideh-Fard, M., Qiao, Y.M., Chandra, S. and Mostaghimi, J. (1996). “Capillary effects during droplet impact on a solid surface.” Phys. Fluids., 8, 3, PP. 650-659
Journal of Computational Applied Mechanics
Volume 44, Issue 1 - Serial Number 1
February 2011
Pages 1-14
  • Receive Date: 31 December 2014
  • Accept Date: 31 December 2014