شبیه سازی برخورد همزمان دو قطره موازی بر روی لایه ی نازک مایع با استفاده از روش شبکه بولتزمن

در این مقاله برخورد همزمان دو قطره ی موازی بر روی فیلم نازک مایع به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار می گیرد. هدف از این پژوهش بررسی تأثیر مقدار کشش سطحی (در قالب عدد وبر)، فاصله بین دو قطره و لزجت سینماتیک گاز بر روی برخورد است. مدل عددی توسعه داده شده در این مقاله که بر پایه مدل دوفازی تک جزئی شان و چن است، امکان دست یابی به نسبت چگالی هایی به بزرگی 1000، لزجت های کم و تنظیم مقدار کشش سطحی مستقل از نسبت چگالی را فراهم می کند. اعتبار سنجی مدل دوفاز با مقایسه چگالی فازها با مقادیر متناظر از حل تحلیلی ماکسول، ارزیابی قانون لاپلاس برای قطره و شبیه سازی برخورد یک قطره به سطح مایع صورت می گیرد. نتایج شبیه سازی برخورد همزمان دو قطره نشان می دهد که پس از برخورد، دو جتی که بین دو قطره بالا آمده اند به یکدیگر می پیوندند و تشکیل یک جت مرکزی می دهند. ارتفاع این جت به مرور زمان افزایش می یابد که منجر به جدا شدن قطره های ثانویه از نوک آن می شود. با کاهش مقدار کشش سطحی ارتفاع جت مرکزی افزایش امّا اندازه قطره های جدا شده از آن کاهش می یابد. شکل تاج مشاهده شده در برخورد یک قطره در برخورد همزمان دو قطره نیز دیده می شود. افزایش فاصله بین دو قطره سبب کاهش ارتفاع جت مرکزی و افزایش شعاع تاج می شود. با این وجود میزان ارتفاع تاج مستقل از فاصله بین دو قطره مشاهده شد. در نهایت افزایش لزجت گاز سبب کاهش سرعت بالا آمدن جت مرکزی و تأخیر در جدا شدن قطره های ثانویه از نوک آن می-گردد.