Analisi numerica dell'impatto di gocce su film liquido sottile in presenza di una corrente esterna

The present work of thesis proposes a two dimensional numerical investigation of a single drop impact on a thin liquid film, in a flow field characterized by the presence of a boundary layer. The focus is on impacts in the splashing regime, which is characterized by the formation of a crown shape, whose motion is governed by inertial, surface tension and viscous dissipation effects. Several simulation are performed in order to describe the post-impact dynamics of the liquid phase. In particular, we are interested in assessing the liquid effects of the flow on the secondary droplets generating after the impact, in order to estimate the fluid percentage which spreads over the film surface and the one which leaves the impact region. The volume of fluid with normal velocity higher than a known one is computed to describe quantitatively the phenomenon in exam Furthermore, we estimate the crown radius and height. The numerical code used to perform the numerical simulation is part of the open- source suite for the computational fluid dynamics (CFD) OpenFOAM, which implements the Volume-Of-Fluid (VOF) method.

Nel presente lavoro di tesi viene condotta un’analisi numerica, in due dimensioni spaziali, di impatto di una singola goccia su film liquido sottile, in presenza di una corrente di strato limite. Gli impatti studiati appartengono al regime di splashing, il quale è caratterizzato dalla formazione di una corona, il cui sviluppo è influenzato dagli effetti di inerzia, tensione superficiale e dissipazione viscosa. Vengono eseguite diverse simulazioni con lo scopo di determinare la dinamica della fase liquida successivamente all’impatto. In particolare, interessa valutare la quantità di liquido innalzata dall’effetto combinato dell’impatto e della corrente, al fine di stabilire la percentuale di liquido che si deposita sul film di base e quella che si allontana dal punto di impatto. Per fornire una descrizione quantitativa del fenomeno, si determina la massa di liquido avente velocità verticale maggiore di una data frazione della velocità di caduta. Inoltre vengono riportati il raggio e l’altezza della corona. Il codice utilizzato appartiene alla suite open-source per la fluidodinamica computazionale OpenFOAM, che implementa la metodologia Volume-Of-Fluid(VOF).