Document

Physics of breakup in liquid column and sheet.

Author
Contributors
Khademb, M., Author
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2011
Language
English
English abstract
The details on breakup processes of liquid column and sheet are numerically investigated to provide the physics of the capillary instabilities and formation of liquid drops. Two cases are used: A numerical analysis on the capillary instabilities and breakup processes of a cylindrical liquid column and a moving liquid sheet in a moving gaseous medium to analyze the dynamics and breakup of the liquid sheet. The problem, composed of the Navier-Stokes systems associated with surface tension forces, is solved by the Volume of Fluid (VOF) technique with a Continuum Surface Force (CSF) to artificially smooth the discontinuity present at the interface. The results show that before disintegration of the liquid the capillary waves become unstable and the source of making the wave unstable is inherently developed by the system. The investigation of moving liquid sheet showed that the two modes of forces for liquid stretching exists: shear force causing the stretching of liquid by shear velocity and drag force causing the stretching of liquid by gas velocity ahead of the tip of the liquid sheets. Stretching of liquid by shear force causes the protrusion of liquid from the tip of liquid sheet and the surface tension force causes the tip of the sheet to make it round. It can also be revealed that the aerodynamic force at the tip of the sheet plays an important role to continue the stretching of sheet and controls the formation of droplet with the occurrence of sheet breakup.
Member of
ISSN
1726-6742
Citation
Ali, M., Islama, M. Q., & Khademb, M. (2011). Physics of breakup in liquid column and sheet. The Journal of Engineering Research, 8 (2), 59-65.
Arabic abstract
يتم البحث باستخدام طريقة عددية في تفاصيل عمليات تفكك أعمدة وشرائح السوائل من أجل التوصل إلى فيزيائية عدم استقرار الخاصية الشعرية وتشكل قطرات السوائل. يتم استخدام حالتين : تحليل بطريقة عددية لعدم استقرار الخاصية الشعرية وعمليات تفكك عمود سائل أسطواني الشكل، وتحريك شريحة سائل في وسط غازي لتحليل ديناميكية وتفكك شريحة السائل. يتم حل المسألة، والتي تتكون من معادلات نافیر - ستوکس (Navier – Stokes) وقوى التوتر السطحي، باستخدام طريقة حجم السائل مع استخدام قوى السطح لجعل عدم الاستمرارية الموجودة في الحد الفاصل بين المواد أكثر سلاسة. تظهر النتائج أنه قبل تفكك السائل تكون الأمواج الشعرية غير مستقرة ومصدر عدم الاستقرار ينبع من النظام نفسه. تظهر دراسة شرائح السوائل المتحركة أنه توجد هناك وضعيتين للقوى التي تسبب تمدد الشرائح وهي : قوى قص موازية تسبب تمدد السائل بواسطة سرعة الغاز أمام طرف شريحة السائل، تمدد السائل بواسطة قوة سحب يسبب ظهور بروز للسائل في طرف الشريحة بينما تعمل قوى التوتر السطحي على جعل طرف الشريحة تأخذ الشكل المستدير. كما أنه يمكن إظهار أن القوى الهوائية (اليروديناميكية) في طرف الشريحة تلعب دورا مهما في استمرار تمدد شريحة السائل وتتحكم في تكون القطرات في حالة تكسر الشريحة.
Category
Journal articles