شبیه سازی عددی برخورد قطره با سطح جامد

برخورد قطره با سطح جامد، در موارد زیادی حائزاهمیت است. یکی از این موارد پوشش دادن فلزات توسط پاشش رنگ را می توان نام برد که در صنعت کار برد فراوان دارد. برای هرچه یکنواخت کردن توزیع رنگ روی سطوح لازم است از نظر فیزیکی پدیده برخورد قطره با سطح، بصورت دقیق و کامل مورد بحث و بررسی قرار گیرد. در این مقاله این پدیده بصورت عددی شبیه سازی شده و برای اینکار معادلات ناویر استوکس برای سیال داخل و خارج قطره با استفاده از روش تفاضل محدود و مرز شناوری حل شده است. ابتدا قطره توسط نیروی حجمی ثابتی به سوی سطح رانده شده و قبل از اینکه به آن برخورد کند، نیرو از روی قطره برداشته می شود. هنگامی که قطره به سطح می خورد، سیال درون قطره در جهت شعاعی حرکت کرده و باعث تغییر شکل قطره می شود. این تغییر شکل با تبدیل انرژی جنبشی به انرژی کششی سطحی و بالعکس همراه است. پس از برخورد و طی مراحل مختلف تغییر شکل، قطره از سطح جدا شده و پس از نوسانات متعدد به حالت اولیه خود بر می گردد. در شبیه سازی انجام شده، نتیجه گیری می شود در صورتی که عدد و بر بالا باشد، تغییر شکل قطره روی دیواره بیشتر و بصورت یکنواخت تر خواهد بود همچنین در اعداد و بر پایین، اگر انرژی برخورد قطره با دیواره زیاد باشد، تغییر شکل قطره روی دیواره بصورت یکنواخت در می اید. در این مقاله، نشان داده می شود که زمان تحول برخورد تقریبا نزدیک به زمان نوسانات مد اصلی قطره است.