Silva, André Resende Rodrigues daMendes, André Filipe Serra Ferreira2023-11-232025-01-312023-03-092023-01-31http://hdl.handle.net/10400.6/13758The growing concern with the current rate of consumption of fossil fuels, pollutant emissions and the limitations of the reserves lead to a pursuit of developing more efficient engines with lower emissions and fuel consumption. However, experimental studies of droplets impinging upon a liquid film in similar conditions that would be expected inside a combustion chamber, i.e., simulation of the heating effect by the walls on the liquid film, are required. The subject of droplet impact is relevant to different industries, such as in spray painting, inkjet printing, pesticide dispersion on crops, cooling of hot surfaces such as electronic devices and turbine blades, and of course fuel injection in internal combustion engines. The main goal of this thesis is to evaluate the effect of the temperature of the liquid film on single droplet impact dynamics. The study was focused on assessing the validity and applicability of the current criteria for spread/splash and bubble encapsulation on account that these two phenomena result in greater atomisation of the mixture. The current aviation fuels such as Jet A-1 and NExBTL are multi-component substances, resulting in non-linear evaporation rates since the different fluids that constitute them have different saturation temperatures. As an intermediate step, before the multi-components fuels, simple carbon chains equivalents like N-Heptane and N-Decane were selected. The experimental facility necessary was designed and adapted for the one present in the laboratory to comply with such requirements. The setup included a high-speed camera, a LED array, and a syringe pump connected to a flathead needle, to hold the liquid film a borosilicate container was used and to heat the liquid film an aluminium block with embedded heating cartages. The experiments were conducted at different heights in order to evaluate the effect of the temperature around the selected thresholds. Both phenomena revealed to be affected by the temperature of the liquid film. The phenomenon of bubble encapsulation, for the same height, revealed to happen at higher temperatures but not at room temperature. Although the phenomenon of splash revealed to be similarly affected, it also lead to interesting results near the transition zone, where in a specific range of temperature it was detected a suppressing effect. It was verified that neither of the selected thresholds could corroborate the experimental results obtained. Using this data, an adaptation to the correlation of bubble encapsulation was proposed, although, the same for the spread/splash correlation was not possible.A crescente preocupação com a taxa atual de consumo de combustíveis fósseis, as emissões poluentes e a limitação das reservas conduziu a uma busca do desenvolvimento de motores mais eficientes com emissões e consumo de combustível mais baixos. No entanto, são necessários estudos experimentais de impacto de gotas em filmes líquidos em condições semelhantes às que seriam esperadas dentro de uma câmara de combustão, ou seja, simulado o efeito de aquecimento provocado pelas paredes no filme líquido. O tema do impacto de gotas é relevante para diferentes indústrias, tais como a pintura a spray, impressão de jato de tinta, dispersão de pesticidas nas culturas, arrefecimento de superfícies quentes como dispositivos eletrónicos e pás de turbina, e claro, injeção de combustível em motores de combustão interna. O principal objetivo desta dissertação é avaliar o efeito da temperatura do filme líquido na dinâmica do impacto de uma única gota. O estudo focou-se na avaliação da validade e aplicabilidade dos critérios atuais de splash e encapsulamento duma bolha, uma vez que estes dois fenómenos resultam numa maior atomização da mistura. Os combustíveis de aviação atuais como o Jet A-1 e o NExBTL são combustíveis multicomponente, resultando em taxas de evaporação não lineares uma vez que os diferentes fluidos que os constituem têm diferentes temperaturas de saturação. Como um passo intermédio, antes dos combustíveis multicomponentes, foram selecionados cadeias de carbono simples como N-Heptane e N-Decane. A instalação experimental necessária foi concebida e adaptada para que a presente no laboratório satisfizesse esses requisitos. A configuração incluía uma câmara de alta velocidade, uma matriz LED, e uma bomba infusora ligada a uma agulha de cabeça plana, para conter o filme líquido um recipiente borossilicato foi usado e para aquecer o filme líquido um bloco de alumínio com resistência de aquecimento embutidas. As experiências foram realizadas em diferentes alturas, a fim de avaliar o efeito da temperatura em torno dos limites selecionados. Ambos os fenómenos revelaram que eram afetados pela temperatura do filme líquido. O fenómeno de encapsulamento duma bolha, para a mesma altura, revelou que ocorria para temperaturas mais elevadas, mas não à temperatura ambiente. Embora o fenómeno de splash tenha sido igualmente afetado, também demonstrou resultados interessantes perto da zona de transição, onde numa gama específica de temperatura foi detetado um efeito de supressão. Verificou-se que nenhum dos limites selecionados poderia corroborar os resultados experimentais obtidos. Utilizando estes dados, foi proposta uma adaptação à correlação de encapsulamento de bolhas, embora não fosse possível o mesmo para a correlação de splash.engEncapsulamento Duma BolhaEstudo ExperimentalFilmes Líquidos AquecidosImpacto de GotasLimite de TransiçãoSplashmaster thesis203390075