Simulación tridimensional del fenómeno de goteo y chorro en una geometría de enfoque de flujo

Se han realizado simulaciones 3D en una geometría de enfoque de flujo empleando el método VOF para estudiar la consecuencia de la viscosidad, la tensión superficial, la humectabilidad y la geometría en la generación de gotas para el régimen de goteo. Aquí la fase dispersa es el aceite de PDMS (polidimetilsiloxano) y la fase continua es el agua. Las simulaciones se llevaron a cabo con diferentes relaciones de viscosidad aceite-agua de 3, 12, 27 y 50. La tensión interfacial entre el aceite de PDMS y el agua es 0.0118 N/m. Se ha reducido a 0.008 N/m, 0.005 N/m y 0.002 N/m, y se realizaron simulaciones. Las paredes del microcanal se consideran superficies de PMMA. El ángulo de contacto de una gota de aceite en la superficie de PMMA en presencia de agua es de 140°. El efecto de la humectabilidad se mostró en varios ángulos de contacto (ángulo creado por la gota de agua en la superficie de PMMA en presencia de aceite) de 0°, 40°, 90°, 135° y 180°. Se han calculado la frecuencia de generación de gotas (1/s), la longitud no dimensional de las gotas (L/W c ), el volumen de gotas (nl) y la velocidad de las gotas (m/s) para cada uno de los casos. Se ha industrializado un mapa de patrones de flujo clasificando los regímenes de goteo y chorro. Se ha realizado una comparación entre la geometría normal y dos geometrías constrictas (con diferentes longitudes de orificio) basándose en la frecuencia de gotas, la longitud no dimensional de las gotas, el volumen de las gotas y la velocidad de las gotas, para ambos regímenes de goteo y chorro. También se ha realizado una predicción de la longitud no dimensional de las gotas simuladas utilizando análisis dimensional.