Numerical investigation on bubble evolution during nucleate boiling using diffuse interface method

جوشیدن هسته یک مدل انتقال حرارت مهم است که دارای چگالی شار حرارتی با اختلاف دمای پایین است. بنابراین، آن به طور گسترده ای در صنعت هسته ای، هوا فضا و بسیاری از زمینه های دیگر مورد استفاده قرار گرفته است. با این حال، این نیز یک پدیده پیچیده است که شامل انتقال گرما و جرم، تغییر فاز و جریان چند مرحلهای است که دشواری مطالعه اصل آن یا انجام آزمایشات را دشوار می سازد. در مطالعه حاضر، مدل تغییر فاز به معادله ناویر استوکس، معادله جرم و معادله انرژی با منبع اصلی اضافه شده است. این سه معادله اساسی در مش ثابت حل شده است و رابط کاربری بخار و مایع با استفاده از روش رابط پراکنده گرفته شده است. در طول شبیه سازی عددی، محاسبات نه تنها حاوی مایع چند فاز است، بلکه دامنه انتقال حرارت جامد را برای دیواره گرما نیز در نظر می گیرد که شبیه سازی را با واقعیت نزدیک تر می کند. تأثیر دوره رشد حباب، قطر خروج و درجه حرارت توزیع شده دیوار گرم با زاویه تماس های مختلف استاتیک مورد مطالعه قرار گرفته است. اثر مسهل نیز در مطالعه حاضر مورد توجه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با شرایط بدون مرطوب، قطر خروج حباب و دوره رشد در هنگام کاهش زاویه تماس کاهش می یابد. نقاط تماس رابط و سطح دیوار دارای پایین ترین درجه حرارت است. حباب از ناحیه گردن تحت شرایط رطوبت جدا شده است. قطر خروج حباب بزرگتر است و دوره رشد بیشتر از شرایط بدون مرطوب است. نقطه تماس رابط و سطح دیوار نیز دارای کمترین درجه حرارت است، اما دمای مرکز دیوار بسیار بالاتر است زیرا همیشه بخار وجود دارد.