Quando una particella raggiunge un con ne sico (per esempio, una pa- rete o una super cie di ingresso) nel modello, FLUENT applica una condi- zione al contorno sulla fase discreta per determinare l'esito della traiettoria a quel contorno. Una delle diverse contingenze può presentarsi:
• La particella può essere ri essa attraverso un urto elastico oppure anelastico.
• La particella può sfuggire attraverso il limite. La particella viene persa dal calcolo nel punto dove essa impatta il contorno.
• La particella può essere intrappolata alla parete. Il materiale non vo- latile esce dal calcolo al punto di impatto con il contorno; il materia- le volatile presente nelle particelle o goccioline a questo punto viene rilasciato alla fase di vapore.
• La particella può passare attraverso una zona di con ne interna, come un radiatore o un salto poroso.
• La particella può scivolare lungo la parete, in base alle proprietà delle particelle e l'angolo di impatto.
• La particella può formare una pellicola (Wall-Film Model).
La condizione al contorno, o esito della traiettoria, può essere de nito sepa- ratamente per ogni zona nel modello uidodinamico.
6.2.1 Tipi di Condizioni Contorno per la Fase Discreta Le condizioni al contorno disponibili sono
• re ect
La particella rimbalza fuori dal contorno in questione con un muta- mento della sua quantità di moto come de nito dal coe ciente di re- stituzione.
Il coe ciente di restituzione normale de nisce la quantità di moto in direzione normale alla parete che viene mantenuta dalla particella dopo la collisione con il contorno:
en=
v2,n
v1,n (6.16)
dove vn è la velocità delle particelle normale alla parete e gli indici 1
e 2 si riferiscono a prima e dopo l'urto, rispettivamente. Allo stesso modo, il coe ciente di restituzione tangenziale, et, de nisce la quantità
di moto in direzione tangenziale alla parete che viene mantenuta dalla particella.
Un coe ciente di restituzione normale o tangenziale pari a 1.0 implica che la particella conserva tutta la sua quantità di moto normale o tangenziale, dopo il rimbalzo (una collisione elastica). Un coe ciente di restituzione normale o tangenziale pari a 0.0 implica che la particella conserva nulla della sua quantità di moto normale o tangenziale, dopo il rimbalzo.
le zone parete con il tipo di condizione al contorno del tipo ri ettere. I coe cienti sono stabiliti in funzione dell'angolo di impatto, θ1, in
Figura 6.10.
Si noti che l'impostazione di default per entrambi i coe cienti di restituzione è un valore costante di 1, 0 (tutte le quantità di moto normali e tangenziali sono conservate).
• trap
I calcoli della traiettoria vengono terminati e l'esito della particella viene registrato come intrappolata. Nel caso di goccioline evaporanti, la loro intera massa istantaneamente passa nella fase di vapore ed entra nella cella adiacente al con ne. Vedere la Figura 6.11. Nel caso di particelle combustibili, la massa volatile rimanente viene passata in fase vapore.
• escape
La particella viene segnalata come sfuggita quando incontra il con ne in questione. I calcoli della traiettoria sono terminati. Vedere la Figura 6.12.
• wall-jet
La condizione al contorno tipo wall-jet è adatta per pareti ad alte temperature dove nessun signi cativo lm di liquido si forma, ed in impatti ad alto numero di Weber in cui lo spray agisce come un getto. Il modello non è appropriato per i regimi in cui lm è importante (ad esempio, porta d'iniezione nei motori ad accensione comandata, acque meteoriche, ecc.)
• wall- lm
Questa condizione al contorno è composto da quattro regimi: stick, bounce, diusion e splash, che si basano sulla energia d'impatto e la temperatura alla parete. Questo tipo di condizione è stato pensato appositamente per spray all'interno di cilindri, l'uso in altre condizioni deve essere fatto con cautela.
• interior
Questa condizione al contorno signi ca che le particelle passeranno at- traverso un con ne interno. Questa opzione è disponibile solo per le zone di con ne interno, come un radiatore o un salto poroso.
Dato che è possibile stabilire qualsiasi di queste condizioni ai con ni del us- so, si possono inserire condizioni al contorno miste per la fase discrete nel modello.
funzione costante, polinomiale, lineare a tratti, o polinomiale a tratti per i coe cienti di restituzione di normale e tangente nei coe cienti di ri essione per la fase discreta.
Condizioni al Contorno Prede nite per la Fase Discreta
FLUENT fa le seguenti ipotesi per quanto riguarda le condizioni al con- torno:
• Il tipo re ect si assume sui con ni parete, simmetria, sugli assi, con entrambe i coe cienti di restituzione pari a 1.0
• Il tipo di escape è assunto a tutti i con ni del usso (ingressi di pressione e velocità, uscite di pressione, ecc)
• Il tipo interior è assunto a tutti i contorni interni (radiatore, salto poroso, ecc)
Il coe ciente di restituzione può essere modi cato solo per i con ni di tipo parete.
Impostazione dei parametri di erosione e di accrescimento delle particelle
Se l'opzione erosione/accrescimento è selezionata nel modello di fase di- screta, l'espressione del tasso di erosione deve essere speci cata in corri- spondenza delle pareti. Nel caso in esame tale opzione riveste una certa importanza dato che un eccessivo accumulo del riducente sulle pareti può dar luogo a depositi che posso anche andare ad interferire con il funziona- mento del dispositivo.