Distribuce velikosti bublin nebo kapek jako výsledek binárního rozpadu částice v důsledku náhodných počátečních deformací
Předpověď mezifázové plochy, a tedy i distribuce velikosti částic ve vícefázových systémech má zásadní význam pro návrh reaktorů a zařízení pro různé separační technologie. V článku je představen zjednodušený teoretický model, který popisuje vývoj tvaru fluidní částice (bubliny nebo kapky) rozpadající se v turbulentním proudění. Výsledná distribuce velikosti částic je získána s využitím souboru počátečních podmínek, které odrážejí náhodný charakter turbulence.
Zjištěné výsledky ukazují, že distribuce velikosti částic je významně ovlivněno schopností tekutiny pohybovat se uvnitř částice. V případě bublin se plyn pohybuje snadno, což vede k distribuci velikosti bublin ve tvaru ∪. Naopak v případě kapek je pohyb vnitřní kapaliny brzděn její větší setrvačností, což vede k distribuci velikosti kapek ve tvaru ∩. Navzdory zjednodušenému popisu deformace fluidních částic umožňuje prezentovaný model fyzikálně zachytit a vysvětlit rozdíly v distribuci velikosti částic, která je výsledkem binárních rozpadů bublin nebo kapek v turbulentním proudění.
Vliv vnější fáze je simulován pomocí počáteční deformace částice do tvaru činky, definovanými počátečními rychlostmi deformace a hodnotou Webrova čísla. Časový průběh tvaru částice je popsán soustavou Rayleigh-Plessetových rovnic a tokem tekutiny uvnitř krčku. Výsledná distribuce velikosti částic byla získaná modelováním 106 částic o velikosti v rozmezí od 3 do 7 mm.
- Zednikova M.*, Stanovsky P., Orvalho S.: Size distribution of daughter bubbles or drops resulting from binary breakup due to random initial deformation conditions. Sep. Pur. Technol. 2025, 363, 132114. doi.org/10.1016/j.seppur.2025.132114