Seminarium Sekcji Procesów Technologicznych
Prelegent: mgr inż. Rafał Szostak-Staropiętka
W celu uczestnictwa w seminarium proszę kliknąć w poniższy plakat informacyjny.
Streszczenie
Celem pracy była weryfikacja możliwości zastosowania metod numerycznych do symulacji procesu atomizacji cieczy, docelowo ciekłych metali. Wykorzystując metodę elementów skończonych przeprowadzono szereg symulacji procesu atomizacji ultradźwiękowej przy zadanych parametrach procesu. Potwierdzone zostały istniejące i opisane zależności dotyczące procesu atomizacji ultradźwiękowej. W pierwszym etapie modelowanie zastosowano do przypadku atomizacji cieczy rozlanej na poziomej, gładkiej powierzchni. Kolejny etap dotyczył przypadku upuszczenia kropli cieczy o określonej wielkości i właściwościach na drgającą powierzchnię nachyloną względem poziomu o kąt 30, 45 i 60 stopni. Dla każdego przypadku częstotliwość i amplituda pozostały jednakowe i stałe. W rezultacie potwierdzono zależność między właściwościami płynu a średnią wielkością cząstki powstałej w wyniku atomizacji. W ten sam sposób wykazano również zależność powodzenia procesu atomizacji od dostatecznie cienkiej warstwy cieczy. Po trzecie, wykazano również korelację pomiędzy wspomnianą grubością warstwy cieczy a wartością amplitudy drgań niezbędną do rozpoczęcia procesu. Po czwarte, wykazano iż szybkość atomizacji (rozumiana jako ubytek warstwy cieczy z drgającej powierzchni) jest praktycznie niezależna od kąta nachylenia powierzchni względem poziomu w badanym zakresie. Jest to informacja istotna z punktu widzenia konstrukcji stanowiska do atomizacji.
Symulacje numeryczne zostały zweryfikowane eksperymentalnie. Doświadczenie polegało na odwzorowaniu symulacji czyli upuszczaniu kropel cieczy o różnych parametrach na powierzchnię drgającą wykonaną jako blacha ze stali nierdzewnej o wymiarach 160x30x1mm, wprawianą w drgania o częstotliwości nominalnej 40kHz. Dodatkowo przeprowadzony został eksperyment polegający na próbie atomizacji cieczy o bardzo dużej lepkości, który potwierdził zarówno założenia teoretyczne jak i wyniki symulacji.
Wyniki potwierdzają poprawność przyjętych założeń, metodologii i dokładności. Mogą dostarczyć nieco więcej informacji na temat skalowalności, ułatwiając tym samym porównanie wyników z innych eksperymentów przedstawionych w dostępnej literaturze.