مقایسه عددی برخورد یک قطره توخالی مذاب و یک قطره توخالی نیمه مذاب به سطح

در تحقیق حاضر برخورد یک قطره توخالی ZrO2 در حالت کاملا مذاب و نیمه مذاب به سطح، بصورت عددی شبیه سازی شده است. در ابتدا با ارائه یک مدل تحلیلی، تولید ذره توخالی از ذره آگلوموره بررسی شده است. با کمک این مدل می توان قطر ذره، قطر هسته جامد و ضخامت پوسته ذره توخالی تولیده شده را پیش بینی کرد. نتایج این بخش نشان می دهد در مقادیر تخلخل اولیه کم (p = 0.2) ذره توخالی بوجود نمی آید. در ادامه، از داده های مدل تحلیلی به عنوان داده های ورودی برای شبیه سازی عددی استفاده شده است. در مدل عددی، هسته جامد مرکزی بصورت یک سیال با ویسکوزیته بالا در نظر گرفته شده است. با توجه به وجود گاز محبوس در قطره توخالی، تغییرات چگالی و حجم گازدر حین برخورد به سطح بسیار مهم می شوند. ازاینرو شکل تراکم پذیر معادلات حاکم استفاده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که هیدرودینامیک و زمان انجماد برخورد یک قطره توخالی کاملا مذاب به سطح، با برخورد قطره توخالی نیمه مذاب به سطح، تفاوت دارد. وجود هسته جامد مرکزی در حالت قطره نیمه مذاب، مانع از تشکیل جت ناهمسو می شود. به همین دلیل، یک قطره توخالی نیمه مذاب، سریعتر از یک قطره توخالی کاملا مذاب، منجمد می شود. زمان کلی انجماد در حالت کاملا مذاب، 35 μs و در حالت نیمه مذاب، 12 μs است. .همچنین اسپلت حاصل برخورد یک قطره نیمه مذاب، پیوسته تر از اسپلت یک قطره کاملا مذاب است.