انتقال گرما و جرم از سطح تماس

با افزایش جمعیت جهانی و صنعتی شدن در کشورهای در حال توسعه، تقاضای انرژی به سطوح بی‌سابقه‌ای رسیده است. توانایی انتقال حرارت و جرم بالا دلیل محبوبیت سیستم‌های فیلم‌ریزشی در طیف گسترده‌ای از کاربردها است که با حداقل افت فشار کار می‌کنند. عملکرد قابل توجه انتقال گرما و جرم در فیلم‌های در حال سقوط با به حداقل رساندن مقاومت رسانایی در سراسر فیلم، استفاده از گرداب‌های متلاطم، و همچنین بهره‌گیری از اختلاط اضافه شده توسط امواج سطحی ارائه شده است.

علیرغم ساختار جریان جدا شده به ظاهر ساده آنها در مقایسه با سایر پدیده‌های جریان، فیلم‌های ریزشی به دلیل مشخص کردن انتقال از جریان آرام به جریان آشفته و تأثیر بسیار پیچیده امواج سطحی بر جرم، تکانه و انتقال حرارت فیلم، بررسی آنها بیار دشوار می‌باشد.

پیش‌بینی موقعیت سطح تماس و کوپلینگ مناسب فازها یک مشکل چالش برانگیز به منظور شبیه‌سازی جریان‌های فیلم مایع در حال سقوط است. محدودیت‌های پایداری ناشی از کشش سطحی فاز مایع ممکن است سطح دشواری شبیه‌سازی را افزایش دهد. در این راستا، محاسبه نیروهای مماسی، نرمال و کشش سطحی از وظایف ضروری است. روش لاگرانژی-اویلری دلخواه (ALE) به عنوان یک رویکرد موثر با تکنیک ردیابی سطح تماس برای پیش‌بینی دقیق موقعیت رابط معرفی شده است.

تیم ما یک الگوریتم ALE-IT کاملاً کوپل شده (FCIT) را در معادلات حاکم بر دو فاز توسعه داد. جابه‌جایی سطح تماس به طور ضمنی در یک سیستم معادلات جبری خطی شده کوپل و ارائه می‌شود. سیستم معادلات برای متغیرهای جریان دو فازی و جابه‌جایی سطح تماس به طور هم‌زمان حل شده است. مزایای اصلی یک الگوریتم کوپل شده، همگرایی و پایداری حل بالای آن است. (برای اطلاعات بیشتر لطفاً به مقاله زیر مراجعه کنید.)

S. Vakilipour, M. Mohammadi, S. Ormiston, A fully coupled ALE interface tracking method for a pressure-based finite volume solver, Journal of Computational Physics 427 (2021) 110054

جذب‌کننده‌های فیلم ریزان، به‌عنوان محافظ انرژی و محیطی با روش‌های تولید با فناوری پیشرفته، بازار و چشم‌انداز کاربردی گسترده‌ای دارند که نقش مهمی در کارایی و هزینه چرخه دارند. در این جاذب‌ها، یک لایه مایع جاذب با بخار جذب کننده در تماس است. درک عمیق‌تر از انتقال حرارت، جرم و مومنتوم کوپل شده در فرآیند جذب با شبیه‌سازی دقیق جریان دو‌فازی امکان‌پذیر است و به یک مدل عددی مناسب منجر می‌شود. همچنین تراکم به دلیل انتقال حرارت بالاتر در مقایسه با رسانایی و همرفت، نقش جدی در تجهیزات خنک‌سازی دارد.