مطالعه عددی شکل گیری پروفیل مایع در خروجی روزنه موئین تحت تاثیر پتانسیل الکتریکی

الکترواسپری شاخه ای از حوزه ی علمی الکتروهیدرودینامیک محسوب می شود که بر باردارسازی الکتریکی مایعات استوار است. معادلات حاکم بر فرآیند الکترواسپری ترکیبی از معادلات هیدرودینامیک و الکترواستاتیک است که ورود معادلات گسست مایع به آن مجموعه بر پیچیدگی آنها می افزاید. در این تحقیق با تدوین یک حل گر الکترواسپری به شبیه سازی فرآیند الکترواسپری در حالت گذرا مبادرت شده است. این شبیه سازی بر روی پیکربندی امیتر (روزنه موئین)- دیسک برای مایع رسانای الکتریکی هپتان در مقادیر مختلف پتانسیل الکتریکی صورت گرفته است. در این راستا، علاوه بر ارزیابی توانایی حل گر ایجاد شده در شبیه سازی فرآیند الکترواسپری (اعتبارسنجی و صحه گذاری نتایج با سایر نتایج تجربی و عددی)، تاثیر پتانسیل الکتریکی بر چگونگی شکل گیری فرآیند الکترواسپری مورد بررسی قرار گرفته است. مطابق نتایج شبیه سازی، افزایش پتانسیل الکتریکی از سطح کمی 3500V به 6500V به وضوح شکل گیری مودهای مختلفی از الکترواسپری را به نمایش می گذارد. این مودها به ترتیب حالت های میکروچکیدن، دوکی ، مخروط- جت تناوبی و مخروط- جت پایدار را در بر می گیرند. نتایج همچنین نشان می دهند که جریانی گردابه یی در داخل مخروط مایع در خروج از امیتر شکل می گیرد که ابعاد آن با افزایش پتانسیل الکتریکی کاهش می یابد. هر چند ازدیاد پتانسیل الکتریکی با تقویت باردارسازی الکتریکی موجب افزایش بیشینه ی مقادیر میدان الکتریکی و سرعت مایع می شود ولی در عین حال تجمع بار الکتریکی در تمامی حالات و مستقل از سطح کمی پتانسیل الکتریکی در سطح محیطی جریان مایع که موید رسانایی الکتریکی آن است، به وقوع می پیوندد.