Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2024
Идентификатор DOI: 10.33048/SIBJIM.2024.27.312
Ключевые слова: mathematical modeling, VOF method, LES model, dynamic grid, shock wave, Aerodynamic droplet breakup, breakup induction time, математическое моделирование, vof-метод, LES-модель, динамические сетки, ударные волны, аэродинамическое дробление капель, время индукции разрушения
Аннотация: В настоящей работе проведено расчётное исследование влияния начального диаметра капли воды на динамику и период индукции разрушения в потоке за проходящей ударной волной. Для этого проведена серия расчётов при фиксированном числе Вебера $We = 400$ и варьируемом начальном диаметре капли воды $d = 1.4, 2.8, 5.6$ мм. Численная методикПоказать полностьюа основана на VOF-методе, для учёта турбулентности использовалась LES-модель, для описания поведения межфазной границы на основных турбулентных масштабах применялась технология адаптированных динамических сеток, которая позволяла разрешить вторичные капли воды размером до 20 мкм. Исследована форма капли, структура потока вблизи и в следе капли, а также характер массоуноса. В результате расчётов были получены зависимости времени разрушения от безразмерного диаметра капли, установлено время индукции разрушения, а также посчитана постоянная времени взаимодействия капли с потоком для оценки задержки разрушения капель. In this paper, we computationally study the influence of the initial diameter of a water droplet on the dynamics and breakup induction period in the flow behind a passing shock wave. For this purpose, a series of calculations were performed for a fixed Weber number $\text{We} = 400$ and a variable initial diameter $d = 1.4, 2.8, 5.6$ mm of the water droplet. The numerical technique is based on the VOF method, the LES model is used to take into account turbulence, and the technology of adapted dynamic grids is used to describe the behavior of the interfacial boundary at main turbulent scales; this has made it possible to resolve secondary water droplets up to 20 $\mu$m in size. The droplet shape, the flow structure near and in the droplet wake, and the nature of mass entrainment were investigated. As a result of the calculations, the dependences of the breakup time on the dimensionless droplet diameter were obtained, the breakup induction time was determined, and the time constant of droplet interaction with the flow was calculated to estimate the droplet breakup lag.
Журнал: Сибирский журнал индустриальной математики
Выпуск журнала: Т. 27, № 3
Номера страниц: 165-176
ISSN журнала: 15607518
Место издания: Новосибирск
Издатель: Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Сибирское отделение РАН