Estudio sobre la Dinámica de Difusión de Pares de Gotas cerca de Paredes
Autores: Li, Jing; Yang, Junhu; Liu, Xiaobin; Tian, Lei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio sobre la Dinámica de Difusión de Pares de Gotas cerca de Paredes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Solucionador de flujo bifásico
Plataforma OpenFOAM
Método de volumen de fluidos
Algoritmo MULES
Dinámica de gotas
Humectabilidad de la superficie
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio desarrolla un solucionador de flujo bifásico incompresible basado en la plataforma de código abierto OpenFOAM, empleando el método de volumen de fluido (VOF) para rastrear la interfaz gas-líquido y utilizando el algoritmo MULES para suprimir la difusión numérica. Este estudio proporciona una investigación exhaustiva de la dinámica de propagación de pares de gotas cerca de paredes, junto con la presentación de un modelo matemático correspondiente. El modelo numérico se valida a través de un dominio computacional bidimensional axisimétrico, demostrando independencia de la malla y confirmando su fiabilidad al comparar los resultados de simulación con datos experimentales en la predicción de la colisión de gotas, la propagación y la dinámica de deformación. El estudio investiga particularmente la influencia de la humectabilidad de la superficie en la dinámica de impacto de las gotas, revelando que un ángulo de contacto mayor aumenta la altura de retracción de la gota, lo que lleva a un rebote completo en superficies superhidrofóbicas. Finalmente, se presenta un modelo matemático para describir la relación entre la longitud de propagación, el ángulo de contacto y el número de Weber, y el estudio demuestra su precisión. El análisis bajo coordenadas logarítmicas revela que el ángulo de contacto ejerce una influencia significativa en la longitud de propagación, mientras que una condición de ángulo de contacto constante produce un ligero aumento monótono en la longitud de propagación con el número de Weber. Estos hallazgos proporcionan una herramienta numérica y matemática efectiva para analizar la dinámica de propagación de pares de gotas.
Descripción
Este estudio desarrolla un solucionador de flujo bifásico incompresible basado en la plataforma de código abierto OpenFOAM, empleando el método de volumen de fluido (VOF) para rastrear la interfaz gas-líquido y utilizando el algoritmo MULES para suprimir la difusión numérica. Este estudio proporciona una investigación exhaustiva de la dinámica de propagación de pares de gotas cerca de paredes, junto con la presentación de un modelo matemático correspondiente. El modelo numérico se valida a través de un dominio computacional bidimensional axisimétrico, demostrando independencia de la malla y confirmando su fiabilidad al comparar los resultados de simulación con datos experimentales en la predicción de la colisión de gotas, la propagación y la dinámica de deformación. El estudio investiga particularmente la influencia de la humectabilidad de la superficie en la dinámica de impacto de las gotas, revelando que un ángulo de contacto mayor aumenta la altura de retracción de la gota, lo que lleva a un rebote completo en superficies superhidrofóbicas. Finalmente, se presenta un modelo matemático para describir la relación entre la longitud de propagación, el ángulo de contacto y el número de Weber, y el estudio demuestra su precisión. El análisis bajo coordenadas logarítmicas revela que el ángulo de contacto ejerce una influencia significativa en la longitud de propagación, mientras que una condición de ángulo de contacto constante produce un ligero aumento monótono en la longitud de propagación con el número de Weber. Estos hallazgos proporcionan una herramienta numérica y matemática efectiva para analizar la dinámica de propagación de pares de gotas.