Un método de interpolación mejorado para simular la atomización electrohidrodinámica en el régimen de chorro de cono

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos computacional (CFD)
• La electrohidrodinámica (EHD)
• Modelado de flujo multifásico

Sus antecedentes:

• La tecnología de electrospray en el régimen de chorro de cono es crucial para los procesos de atomización.
• Los métodos de interpolación tradicionales como la media aritmética ponderada (WAM) y la media armónica ponderada (WHM) exhiben limitaciones en la estabilidad y la eficiencia computacional para las simulaciones de EHD.
• Las simulaciones numéricas precisas son vitales para comprender y optimizar la atomización de EHD.

Objetivo del estudio:

• Introducir y evaluar un nuevo método de interpolación de promedio híbrido (HAM) para mejorar las simulaciones numéricas en la atomización de EHD.
• Comparar el rendimiento de HAM con los métodos tradicionales de WAM y WHM en la captura de la dinámica de interfaz y las características de carga.
• Mejorar la precisión y fiabilidad de los modelos computacionales de dinámica de fluidos (CFD) para los sistemas EHD.

Principales métodos:

• Desarrollo y aplicación del método de interpolación de la media híbrida (HAM).
• Simulaciones numéricas de electrospray en el régimen de chorro de cono utilizando CFD.
• Análisis comparativo de HAM, WAM y WHM a través de puntos de referencia numéricos y experimentales centrados en la distribución de la carga, la evolución del menisco y la formación de gotas.

Principales resultados:

• El método HAM demuestra una precisión superior en el modelado de las distribuciones de campos eléctricos y las fuerzas interfaciales en comparación con WAM y WHM.
• HAM logró un error del 4,5% en las predicciones de corriente de haz, superando significativamente a WHM (10,4%) y WAM (17,5%).
• Para las predicciones del diámetro de las gotas, HAM mostró un error del 1,2%, mientras que WHM tuvo un error del 11,8% y WAM un error del 11,2%.

Conclusiones:

• El método de interpolación de promedio híbrido (HAM) ofrece un avance significativo en la precisión y confiabilidad de las simulaciones numéricas para la atomización electrohidrodinámica.
• La selección de métodos de interpolación adecuados es fundamental para mejorar las capacidades predictivas de los modelos CFD en sistemas EHD complejos.
• HAM proporciona un enfoque equilibrado, combinando la estabilidad de WHM y la simplicidad de WAM para mejorar la dinámica de interfaz y el modelado de características de carga.