Resumen

Numerosos estudios han elaborado los papeles dominantes de la inestabilidad Kelvin-Helmholtz (KHI) y la inestabilidad Rayleigh-Taylor (RTI) en la ruptura de la lámina de líquido y la atomización primaria. En cuanto a las aplicaciones en aeronáutica, la mezcla de líquido y gas se produce generalmente en condiciones difíciles de una gran relación de densidad y un elevado número de Reynolds. Por lo tanto, la evaluación del KHI y el RTI en estas condiciones difíciles tendrá una gran importancia para comprender mejor el mecanismo de desestabilización de la capa de líquido. Con este fin, se reconstruye para el presente estudio un modelo bifásico de Boltzmann de tiempo de relajación múltiple (MRT), basado en la ecuación conservadora de Allen-Cahn. Preliminarmente, la estabilidad numérica y la precisión de este modelo MRT se comprueban mediante la ley de Laplace bajo una gran relación de densidad y un elevado número de Reynolds, incluyendo el estudio de sensibilidad a los valores de movilidad. Posteriormente, se investigan el KHI y el RTI en amplios rangos del número de Reynolds, la relación de densidad y la relación de viscosidad. Los resultados numéricos indican que la fuerza viscosa mejorada del fluido ligero con una relación de viscosidad creciente suprime notablemente los enrollamientos del fluido pesado en KHI y RTI. En cuanto a la relación de densidad, generalmente muestra un impacto negativo en la mezcla de fluidos en el KHI y en la espiralización en el RTI. Sin embargo, cuando la relación de densidad y el número de Reynolds llegan a niveles elevados, las ondulaciones Kelvin-Helmholtz suscitadas por una fuerza de inercia dominante del fluido pesado desencadenan una grave desintegración de la interfaz. Los resultados anteriores demuestran una vez más la excelente capacidad del presente modelo para hacer frente a condiciones difíciles. Además, las características morfológicas de KHI y RTI a un número de Reynolds alto y una relación de densidad grande también apoyan en gran medida el mecanismo típico de ruptura de la interfaz observado en la atomización primaria.

• Materias:Motores (Mecánica) Vehículo espacial Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Engines Space vehicles Aeronautical Engineering
• Palabras claves:relación de densidad grande, número de reynolds alto, relación de densidad, condiciones difíciles, rti, número de reynolds, atomización primaria, khi, relación de viscosidad, valor de movilidad
• Keywords:large density ratio, high reynolds number, density ratio, challenging conditions, rti, reynolds number, primary atomization, khi, viscosity ratio, value of mobility