اثر ميدان الكتريكي روي هيدروديناميك و تبخير قطره عايق

Electric Field Effect on the Hydrodynamic and Evaporation of a Dielectric drop

هدف اين تحقيق، مطالعه عددي تاثير ميدان الكتريكي يكنواخت روي هيدروديناميك و تبخير يك قطره عايق ساكن است. معادلات اساسي شامل معادلات پايستاري جرم، مومنتوم و انرژي در حالت تراكم ناپذير مي­باشد. از روش سطح تراز به همراه روش سيال مجازي براي مدل كردن سطح مشترك استفاده مي‌شود. نتايج عددي نشان مي­دهد كه وجود تنش‌هاي الكتريكي در سطح مشترك منجر به تغيير شكل و كشيدگي قطره در راستاي ميدان الكتريكي مي­­شود. ميزان اين تغيير شكل با افزايش نسبت نيروي الكتريكي به نيروي كشش سطحي (عدد مويينگي الكتريكي) افزايش مي­يابد. تغيير شكل حاصل در قطره با نتايج تحليلي و عددي موجود مقايسه و تطابق خوبي بين نتايج مشاهده مي‌گردد. در مرحله بعد، اثر ميدان الكتريكي بر آهنگ تبخير قطره بررسي مي‌شود. اعمال ميدان الكتريكي منجر به افزايش ميزان تبخير قطره مي­گردد. اين افزايش ناشي از تغيير شكل ايجاد شده در قطره مي باشد. تغيير شكل قطره از طريق افزايش سطح تماس قطره و سيال محيط و نيز ايجاد گراديان هاي دماي بزرگ در اطراف قطره ميزان تبخير قطره را افزايش مي دهد.

The purpose of this research is the numerical study of the effect of a uniform electric field on the hydrodynamic and evaporation of a perfect dielectric drop. Converning equations are the incompressible flow equations including conservation of mass, momentum and energy. The level set method along with the ghost fluid method is used to model the interface. Numerical results show that electric stresses at the interface cause drop deformation and elongation in the direction of electric field. The amount of this deformation is increased by an increase in the ratio of electric force to surface tension force (electric capillary number). droplet deformation is compared with the available analytical and numerical results and good agreement is observed. In the next step, electric field effect on the drop evaporation rate is considered. Electric field causes enhancement of drop evaporation. This enhancement is due to the drop deformation. drop deformation increases evaporation by enhancement of contact surface between the drop and environmental fluid and also by creating large temperature gradients around the drop.