Analytical and numerical ınvestigation of a droplet evaporation in convective environments

Stefan akışının önemi, konvektif ortamlarda buharlaşan damlacıkların davranışı üzerindeki etkisinde yatmaktadır; özellikle püskürtmeli yanmayla ilgili olan ve yakıt damlacıklarının yüksek sıcaklıkta buharlaşmasını içeren senaryolarda. Bu fenomeni hem sayısal hem de analitik açılardan incelemekteyiz. Bir eksensel simetrik çok fazlı front-tracking yöntemi kullanarak, konvektif ortamlarda deformasyona uğrayan bir damlacığın buharlaşmasını simüle etmekteyiz ve damlacık üzerindeki yerel Sherwood sayısını Re=200'e kadar hesaplıyoruz. Benzer şekilde, bir katı küre için sharp-interface immersed boundary yöntemi kullanılarak simülasyonlar gerçekleştirimiştir. Yerel buharlaşma hızına maruz kalan bir katı küre üzerinde laminar boundary layer çözümüne dayalı yeni bir analitik model geliştirilmiştir. Sonuçlar, yaygın olarak püskürtmeli yanma simülasyonlarında kullanılan mevcut buharlaşma modeller, ve de yeni modelle karşılaştırılmıştır. Yüksek buharlaşma hızlarında, boundary layer tabanlı modeller, yerel Sherwood sayısını sadece ayrılma noktasına kadar doğru bir şekilde tahmin edebilirler. Ancak, bu modellerden elde edilen sonuçların wake bölgesi için genelleştirilmesi ciddi bir hataya yol açabilir. Bu bölge için yeni bir düzeltme faktörünün geliştirilmesi gerektiğinin önemini öne sürmekteyiz.