محاكاة ثنائية البعد ومثماتلة لرشاش ضغط دوامي بإستخدام برنامج الانترفوم

الملخص

تُقيّم هذه الدراسة أداء برنامج interFoam  في محاكاة التدفق متعدد الأطوار لرشاش ضغط دوامي ثنائي الأبعاد، باستخدام الماء والهواء. الدافع وراء الدراسة هو صعوبة تنفيذ محاكاة ثلاثية الأبعاد أو تجارب معملية لنقص الموارد. تناولت الدراسة بُعدين مختلفين للمدخل بافتراض جريان انسيا بي، واستخدام طريقة  (VOF)  حجم المائع  لتتبع الواجهة ونموذج قوى السطح االمستمرة (CSF) للتوتر السطحي.أظهر البرنامج قدرة قوية على رصد ملامح التدفق نوعياً، بما في ذلك تشكل النواة الهوائية وانبثاق الطبقة الدوارة وتوزيع الضغط المنخفض. كمياً، حقق interFoam توافقاً ممتازاً في الحالة الأولى بمتوسط خطأ 6.11% و7.18% عند المدخل والمخرج. ومع ذلك، فشل في التنبؤ بملفات السرعة في الحالة الثانية بأخطاء بلغت 49.05% و14.43%، نتيجة افتراض الجريان الطباقي عند رقم رينولدز مرتفع جداً.  (Re  74,246).تشير هذه النتائج لضرورة اعتماد نماذج الاضطراب (turbulence models) للسرعات العالية في هذا النوع من الرشاشات. أخيراً، أثبتinterFoam  كفاءة أعلى في التنبؤ بخصائص التدفق في الرشاش (رقم التدفق، معامل التصريف، وزاوية الرش) مقارنة بالدراسات النظرية المعتمدة على التحليل غير اللزج ونظرية التدفق الأقصى. كما أكدت الدراسة أن التمثيل الدقيق لملفات السرعة، إلى جانب رقم الدوران، يعد مؤشراً حاسماً للحاجة لاستخدام نماذج الاضطراب.