Simulación numérica de la dinámica de una sola gota, vaporización y transferencia de calor por impacto sobre superficies estáticas y vibrantes
Autores: Jose, J. Thalackottore; Dunne, J. F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Simulación numérica de la dinámica de una sola gota, vaporización y transferencia de calor por impacto sobre superficies estáticas y vibrantes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Gota
Impacto
Superficie
Vibración
Transferencia de calor
Evaporación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un estudio numérico para examinar el comportamiento de una sola gota de líquido que inicialmente pasa a través de aire o vapor, seguida de la colisión con una superficie estática o vibrante. Las ecuaciones de dinámica de fluidos se resuelven utilizando el método del Volumen de Fluido, que incluye tanto efectos viscosos como de tensión superficial, y la posibilidad de evaporación de la gota cuando la superficie de impacto está caliente. Inicialmente, se examina el comportamiento dinámico para la colisión isotérmica de una gota que se mueve a través del aire, primero sin vibración y luego con vibración de frontera. Se utilizan simulaciones isotérmicas para establecer cómo las condiciones de rebote de la gota y el intervalo de tiempo entre el contacto inicial y la separación varían con el diámetro de la gota para la colisión de la gota sobre una frontera estacionaria. Luego se evalúa la transferencia de calor para una gota de líquido inicialmente a temperatura de saturación que pasa a través de vapor, seguida de contacto con una frontera caliente y vibrante, en la que comienza la evaporación de la gota. El artículo muestra que, para la colisión de la gota sobre una frontera estática, la velocidad mínima de impacto para el rebote disminuye linealmente con el diámetro de la gota, mientras que el intervalo de tiempo entre el contacto inicial y la separación parece aumentar linealmente con el diámetro de la gota. Con la introducción de una superficie vibrante, se encuentra que la velocidad mínima de impacto relativa para el rebote isotérmico es mayor que la velocidad mínima de impacto para el rebote de la gota sobre una frontera estática. Para la colisión sobre una superficie caliente, en la que comienza la evaporación de la gota, se muestra que la vibración de superficie de gran amplitud reduce la transferencia de calor, mientras que la vibración de baja amplitud y alta frecuencia parece aumentar la transferencia de calor.
Descripción
Se presenta un estudio numérico para examinar el comportamiento de una sola gota de líquido que inicialmente pasa a través de aire o vapor, seguida de la colisión con una superficie estática o vibrante. Las ecuaciones de dinámica de fluidos se resuelven utilizando el método del Volumen de Fluido, que incluye tanto efectos viscosos como de tensión superficial, y la posibilidad de evaporación de la gota cuando la superficie de impacto está caliente. Inicialmente, se examina el comportamiento dinámico para la colisión isotérmica de una gota que se mueve a través del aire, primero sin vibración y luego con vibración de frontera. Se utilizan simulaciones isotérmicas para establecer cómo las condiciones de rebote de la gota y el intervalo de tiempo entre el contacto inicial y la separación varían con el diámetro de la gota para la colisión de la gota sobre una frontera estacionaria. Luego se evalúa la transferencia de calor para una gota de líquido inicialmente a temperatura de saturación que pasa a través de vapor, seguida de contacto con una frontera caliente y vibrante, en la que comienza la evaporación de la gota. El artículo muestra que, para la colisión de la gota sobre una frontera estática, la velocidad mínima de impacto para el rebote disminuye linealmente con el diámetro de la gota, mientras que el intervalo de tiempo entre el contacto inicial y la separación parece aumentar linealmente con el diámetro de la gota. Con la introducción de una superficie vibrante, se encuentra que la velocidad mínima de impacto relativa para el rebote isotérmico es mayor que la velocidad mínima de impacto para el rebote de la gota sobre una frontera estática. Para la colisión sobre una superficie caliente, en la que comienza la evaporación de la gota, se muestra que la vibración de superficie de gran amplitud reduce la transferencia de calor, mientras que la vibración de baja amplitud y alta frecuencia parece aumentar la transferencia de calor.