Investigation of droplet breakup in active-grid generated anisotropic turbulent flow

Damla parçalanma mekanizmaları, çeşitli mühendislik sistemlerinde kritik bir rol oynamakta olup, davranışları büyük ölçüde sürekli fazın parametrelerine, özellikle de hıza bağlıdır. Geleneksel çalışmalar, üniform akış koşulları altında Weber sayısı rejimlerine göre parçalanma modlarını tanımlasa da, türbülansın damla parçalanması üzerindeki etkisi hâlâ yeterince anlaşılmamıştır. Bu çalışma, türbülansın damla kararsızlığı üzerindeki etkisini araştırarak atomizasyon sürecine dair anlayışı derinleştirmeyi amaçlamaktadır. Bu amaçla, kontrollü anizotropik türbülans oluşturmak üzere belirli oranlı bir nozül ile eşleştirilmiş, on bağımsız şafta ve kare kanatçıklara sahip aktif ızgara sistemi ve radyal fan içeren deneysel bir düzenek tasarlanmıştır. Yüksek hızlı görüntüleme ve sıcak telli anemometri ölçümleri aracılığıyla 7.200 damla ve yaklaşık 1 milyar sıcak tel verisi analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, aktif ızgara hareketinin damla parçalanma mekanizmalarını önemli ölçüde değiştirdiğini, özellikle de düşük Weber sayısı aralığında atomizasyondaki değişimlerin daha belirgin olduğunu göstermiştir. Görüntü işleme ile yapılan atomizasyon yoğunluğu analizleri bu etkileri doğrulamıştır. Ayrıca elde edilen bulgular, yerel türbülans yapılarının ve bunlara ait türbülans kinetik enerjisi ile dağılım hızı gibi özelliklerin damlaların kararsızlık ve parçalanma rejimleri üzerindeki etkilerini açıkça ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, mevcut modellerin güncellenmesinde ve aynı zamanda atomizasyon verimliliği yüksek sistemlerin tasarımında kullanılabilir.