کتاب الکترونیکی

تاثیر سرعت بالا یک قطره مایع بر روی یک سطح صلب: اثر تراکم پذیری مایع

High-Velocity Impact of a Liquid Droplet on a Rigid Surface: The Effect of Liquid Compressibility

دانلود کتاب High-Velocity Impact of a Liquid Droplet on a Rigid Surface: The Effect of Liquid Compressibility (به فارسی: تاثیر سرعت بالا یک قطره مایع بر روی یک سطح صلب: اثر تراکم پذیری مایع) نوشته شده توسط «Knezevic K.H.»


اطلاعات کتاب تاثیر سرعت بالا یک قطره مایع بر روی یک سطح صلب: اثر تراکم پذیری مایع

موضوع اصلی: 1

نوع: کتاب الکترونیکی

نویسنده: Knezevic K.H.

زبان: English

فرمت کتاب: pdf (قابل تبدیل به سایر فرمت ها)

سال انتشار: 2002

تعداد صفحه: 144

حجم کتاب: 6 مگابایت

توضیحات کتاب تاثیر سرعت بالا یک قطره مایع بر روی یک سطح صلب: اثر تراکم پذیری مایع

در این پایان نامه دکتری، دینامیک سیال تراکم پذیر ضربه با سرعت بالا یک قطره مایع کروی بر روی یک بستر صلب بررسی شده است. پدیده ضربه با فشرده سازی مایع در مجاورت سطح هدف مشخص می شود، در حالی که بقیه قطرات مایع از ضربه بی خبر می مانند. در ابتدا، منطقه مایع فشرده شده توسط یک پوشش شوک محدود شده است، که هم از طرف جانبی و هم به سمت بالا در قسمت عمده مایع بی حرکت منتشر می شود. با استفاده از یک حل‌کننده متقارن محوری با وضوح بالا برای معادلات اویلر، نشان داده شد که تراکم‌پذیری محیط مایع نقش غالبی در تکامل این پدیده دارد. فشرده‌سازی مایع در ناحیه‌ای که توسط پوشش موج ضربه‌ای تعریف شده است، جت‌های جانبی با سرعت بسیار بالا و امواج انبساط در بخش عمده محیط، مهم‌ترین مکانیسم‌هایی هستند که شناسایی، شبیه‌سازی و مورد بحث قرار گرفته‌اند. در طول فاز اول ضربه، همه سرعت‌های انتشار موج کمتر از سرعت خط تماس، بنابراین موج ضربه ای به آن متصل باقی می ماند. در یک نقطه خاص، سرعت شعاعی خط تماس کمتر از سرعت ضربه کاهش می یابد و موج ضربه ای از خط تماس سبقت می گیرد و شروع به حرکت در امتداد سطح بدون قطرات می کند. اختلاف فشار بالا در سطح آزاد در منطقه خط تماس باعث فوران شدید جت جانبی می شود. موج ضربه ای در امتداد سطح آزاد قطره منتشر می شود و به عنوان یک موج انبساط در قسمت عمده مایع منعکس می شود. توسعه فشار و چگالی در ناحیه فشرده به صورت عددی با استفاده از روش ردیابی جلو محاسبه می شود. موقعیت دقیق پوشش شوک محاسبه می‌شود و شروع و بزرگی جت تعیین می‌شود و ظهور جت‌های مایع با سرعت بسیار بالا (تا 6000 متر بر ثانیه) را نشان می‌دهد. زمان‌های جت محاسباتی به‌دست‌آمده در برابر پیش‌بینی‌های تحلیلی تأیید می‌شوند. مقایسه زمان‌های آغاز جت محاسباتی به‌دست‌آمده با نتایج تحلیلی نشان می‌دهد که توافق به طور قابل‌توجهی بهبود می‌یابد اگر حرکت شعاعی مایع در ناحیه فشرده در نظر گرفته شود. یک مدل تحلیلی از فرآیند ضربه نیز توسعه داده شده و با حل عددی متقارن محوری معادلات جریان غیر لزج مقایسه می‌شود. بر خلاف مدل خطی سنتی – که تمام سرعت‌های انتشار موج را ثابت و برابر با سرعت صوت در نظر می‌گیرد، مدل توسعه‌یافته با در نظر گرفتن معادله واقعی حالت جریان جریان دقیق را در منطقه فشرده پیش‌بینی می‌کند. نشان داده شده است که فرض غالباً به کار گرفته شده مبنی بر اینکه ناحیه فشرده شده توسط یک موج شوک منفرد متصل به خط تماس از توده مایع جدا می شود، شکسته می شود و منجر به یک ناهنجاری می شود. این ناهنجاری به طور قابل توجهی قبل از زمانی که موج ضربه ای از خط تماس خارج می شود، ظاهر می شود و باعث جت مایع جانبی می شود. به دلیل فقدان مدل‌های پیچیده‌تر ریاضی، در بیشتر آثار مربوط به برخورد قطرات با سرعت بالا نادیده گرفته می‌شود، حتی اگر برای درک صحیح فیزیک مربوطه ضروری است. ثابت شده است که وجود یک ساختار چند موجی (به جای یک موج ضربه ای منفرد) در ناحیه خط تماس، ناهنجاری فوق الذکر را برطرف می کند. وقوع این ساختار موج چندگانه پیچیده‌تر نیز توسط نتایج عددی پشتیبانی می‌شود. بر اساس مدل تحلیلی توسعه‌یافته، یک نمایش پارامتری از سطح پوشش شوک ایجاد می‌شود که نشان‌دهنده بهبود قابل‌توجهی با توجه به مدل خطی قبلی، زمانی که در برابر یافته‌های عددی اعتبارسنجی می‌شود. در بخش پایانی پایان نامه، فرض یک ساختار موج چندگانه که ناهنجاری ذکر شده در بالا را حذف می کند، با اثبات تحلیلی که نشان می دهد چنین ساختاری واقعاً یک راه حل فیزیکی قابل قبول است، پشتیبان می شود.


In this PhD thesis, the compressible fluid dynamics of high-speed impactof a spherical liquid droplet on a rigid substrate is investigated. The impact phenomenonis characterised by the compression of the liquid adjacent to the targetsurface, whereas the rest of the liquid droplet remains unaware of the impact. Initially,the area of compressed liquid is assumed to be bounded by a shock envelope,which propagates both laterally and upwards into the bulk of the motionlessliquid. Utilizing a high-resolution axisymmetric solver for the Euler equations, itis shown that the compressibility of the liquid medium plays a dominant role inthe evolution of the phenomenon. Compression of the liquid in a zone defined bya shock wave envelope, lateral jetting of very high velocity and expansion wavesin the bulk of the medium are the most important mechanisms identified, simulatedand discussed.During the first phase of impact, all wave propagation velocities aresmaller than the contact line velocity, thus the shock wave remains attached to thelatter. At a certain point, the radial velocity of the contact line decreases below theshock velocity and the shock wave overtakes the contact line, starting to travelalong the droplet free surface. The resulting high pressure difference across thefree surface at the contact line region triggers an eruption of intense lateral jetting.The shock wave propagates along the free surface of the droplet and it is reflectedinto the bulk of the liquid as an expansion wave. The development of pressure anddensity in the compressed area are numerically calculated using a front trackingmethod. The exact position of the shock envelope is computed and both onset andmagnitude of jetting are determined, showing the emergence of liquid jets of veryhigh velocity (up to 6000 m/s). Computationally obtained jetting times are validatedagainst analytical predictions. Comparisons of computationally obtainedjetting inception times with analytic results show that agreement improves significantly if the radial motion of the liquid in the compressed area is taken intoaccount.An analytical model of the impact process is also developed and comparedto the axisymmetric numerical solution of the inviscid flow equations.Unlike the traditional linear model – which considers all wave propagation velocitiesto be constant and equal to the speed of sound, the developed model predictsthe exact flow state in the compressed region by accommodating the real equationof state. It is shown that the often employed assumption that the compressed areais separated from the liquid bulk by a single shock wave attached to the contactline, breaks down and results in an anomaly. This anomaly emerges substantiallyprior to the time when the shock wave departs from the contact line, initiating lateralliquid jetting. Due to the lack of more sophisticated mathematical models, thistended to be neglected in most works on high speed droplet impact, even thoughit is essential for the proper understanding of the pertinent physics. It is proven thatthe presence of a multiple-wave structure (instead of a single shock wave) at thecontact line region resolves the aforementioned anomaly. The occurrence of thismore complex multiple wave structure is also supported by the numerical results.Based on the developed analytical model, a parametric representation ofthe shock envelope surface is established, showing a substantial improvementwith respect to previous linear model, when validated against numerical findings.In the final part of the thesis, the assumption of a multiple wave structurewhich removes the above mentioned anomaly is underpinned with an analyticalproof showing that such a structure is indeed a physically acceptable solution.

دانلود کتاب «تاثیر سرعت بالا یک قطره مایع بر روی یک سطح صلب: اثر تراکم پذیری مایع»

مبلغی که بابت خرید کتاب می‌پردازیم به مراتب پایین‌تر از هزینه‌هایی است که در آینده بابت نخواندن آن خواهیم پرداخت.

برای دریافت کد تخفیف ۲۰ درصدی این کتاب، ابتدا صفحه اینستاگرام کازرون آنلاین (@kazerun.online ) را دنبال کنید. سپس، کلمه «بلیان» را در دایرکت ارسال کنید تا کد تخفیف به شما ارسال شود.