مطالعه تخریب حباب کاویتاسیونی هیدروژن مایع با استفاده از روش شبکه بولتزمن چندفازی با در نظر گرفتن اثرات انتقال حرارت و زاویه تماس سطح

در مقاله حاضر، یک روش شبکه بولتزمن چندفازی همراه با اعمال معادله انرژی برای شبیه سازی پدیده کاویتاسیون در سیالات تبریدی توسعه داده شده است. به منظور شبیه سازی دینامیک چندفازی جریان، نیروهای حاصل از برهمکنش ذرات ماده و جدایش فازهای سیال با استفاده از روش اختلاف دقیق به میدان حل اعمال شده و اثرات انتقال حرارت با استفاده از یک تابع توزیع جداگانه به همراه معادله حالت پنگ-رابینسون اعمال شده است. در این تحقیق، مراحل تخریب حباب کاویتاسیونی حاصل از سیال تبریدی هیدروژن مایع در مجاورت سطوح جامد بررسی شده و تاثیر فاصله حباب کاویتاسیونی از دیواره بر سرعت، دما و زمان تخریب حباب ارزیابی شده است. همچنین، تاثیر اثرات آبدوستی یا آبگریزی سطح بر سرعت و شدت تخریب حباب کاویتاسیونی مورد بررسی قرارگرفته است. به منظور اعتبارسنجی حل عددی، از قانون لاپلاس و حل تحلیلی تئوری ماکسول برای یک سیستم دوفازی گاز مایع استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که روش شبکه بولتزمن چندفازی همراه با تابع توزیع دوگانه برای چگالی و دما توانمندی خوبی برای شبیه سازی جریان های چندفازی با اعمال شرایط ترمودینامیکی دارد. در نتایج حاضر، فاصله حباب کاویتاسیونی از سطوح تاثیر بسزایی بر سرعت، دما و زمان تخریب حباب در نزدیکی سطح جامد دارد، فاصله زیاد حباب از سطح باعث افزایش انرژی تخریب حباب و افزایش دما و سرعت و تسریع در زمان تخریب حباب می شود و افزایش زاویه تماس مایع با سطح باعث افزایش شدت و سرعت تخریب حباب کاویتاسیونی می شود.

کلیدواژه ها:

حباب کاویتاسیونی ، روش شبکه بولتزمن چندفازی ، انتقال حرارت ، سیالات تبریدی