Hidrodinâmica de impacto de múltiplas gotas

Abstract

O impacto de múltiplas gotas é um fenómeno ainda pouco compreendido pela sua elevada complexidade, mas é um dos principais intervenientes em várias aplicações, nomeadamente, nos sistemas de injecção dos motores de combustão interna, sistemas de termorregulação de superfícies, pinturas,entre outros. Os resultados esperados em impactos múltiplos em superfícies é um desafio para as simulações numéricas, pois os modelos de impacto actuais não reproduzem com exactidão a realidade. Este projecto tem o objectivo caracterizar com maior detalhe o resultado das interacções entre impactos múltiplos, de modo a complementar a lacuna existente nos modelos numéricos. Todo o estudo será realizado através da visualização em alta-velocidade destes fenómenos, o que permitirá fazer uma avaliação às estruturas resultantes dos impactos múltiplos. Foram utilizadas várias alturas de queda de gotas de modo a obter diversas velocidades de impacto,permitindo uma comparação de resultados. Foram analisados vários tipos de interacções e, através do desfasamento espacial e temporal das gotas, procurou-se padrões que permitissem caracterizar as condições em que ocorre cada tipo de interacção. No estudo da atomização secundária constatou-se que, mesmo em condições desfavoráveis à sua formação, esta ocorria quando existiam interacções entre gotas. Um estudo estatístico, sobre a ocorrência dos diversos tipos de interacção, foi realizado, de modo a complementar toda a análise a estes fenómenos, podendo servir de base para futuros modelos numéricos.

Multiple droplets impact is a poorly understood phenomenon due to its high complexity, but it’s one of the key factors on various applications, mainly on injection systems of internal combustion engines, surface termoregulation systems, painting, among others. The expected outcome of multiple impact on surfaces is a challenge for numeric simulation, because they use simple drops impacts to predict the multiple drop behavior. Due to the sprays randomness and nature, this process isn’t viable, so current impact models can’t predict results with desired accuracy. The purpose of this project is to characterize with higher detail the interaction of multiple impacts, in a way to fill the current gap in existing numeric models. Every experiment will be conducted through high speed visualization of the interaction, allowing an assessment of the resulting multiple impact structures. Droplets were released from diverse heights to obtain various impact speeds, allowing comparisons to be made. Also, diverse types of interactions were analyzed, through space and time differences of the droplets, to search for patterns to characterize the conditions in which each type of interaction occurs. In the secondary droplets experiments it was found that even in adverse conditions to its formation, it occurred when droplets interactions happened. A statistical study, about diverse droplets interaction events, was made to complement the analysis of these phenomenon and it could be the base for future numeric models.