弱可压均匀剪切湍流中的有限尺寸蒸发液滴
摘要：界面分辨模拟了在弱压缩均匀剪切湍流条件下的有限尺寸蒸发液滴。通过改变三个无量纲物理参数进行研究：初始气体温度与临界温度的比值$T\_{g,0}/T\_c$，初始液滴直径与科尔莫哥洛夫尺度的比值$d\_0/eta$以及表面张力，即基于剪切的韦伯数$We\_{mathcal{S}}$。对于最小的$We\_{mathcal{S}}$，我们首先讨论了用于评估气体热物理特性的三个热力学模型对蒸发速率的影响：一个常数性质模型和两个允许气体密度或所有气体性质变化的变量性质方法。将最后一种方法作为参考，假设气体性质恒定并用“1/3”规则评估的模型显示出比仅有气体密度作为变量性质的模型更好地预测蒸发速率。此外，我们观察到在低温$T\_{g,0}/T\_c=0.75$下，著名的Fr"ossling/Ranz-Marshall相关在Sherwood数上低估了。接下来，我们展示了在弱可变形液滴的湍流中实际蒸发率与静止条件下计算的蒸发率之间的比值总是远大于一：它随$T\_{g,0}/T\_c$的减小而减小，在考虑的最高$T\_{g,0}/T\_c$下没有接近单位。这表明在燃烧应用的典型条件下，湍流引起了蒸发增强。最后，我们考察了在较高$We\_{mathcal{S}}$下的整体蒸发速率和局部界面质量通量，并显示了蒸发速率与界面曲率之间的正相关性，特别是在最低的$T\_{g,0}/T\_c$下。
作者：Nicol`o Scapin, Federico Dalla Barba, Giandomenico Lupo, Marco Edoardo Rosti, Christophe Duwig, Luca Brandt
论文ID：2104.10184
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-19