تمرکز نانو ذرات در داخل لنزهای آیرودینامیکی تکی با دیواره لغزشی در جریان رقیق

Abstract

به ‌طور گسترده در لنزهای آیرودینامیکی از تمرکز ذرات در اندازه‌گیری آیروسول استفاده می‌شود. با عبور ذرات معلق در هوا از داخل سیستم لنز آیرودینامیکی، بیم متمرکز ذرات تشکیل می‌شود. در این پژوهش، به منظور بررسی عملکرد یک لنز آیرودینامیکی و تعیین چگونگی تمرکز ذرات با اندازه‌ها و چگالی‌های مختلف در رژیم جریان پیوسته و لغزشی، از تحلیل عددی جریان دوفازی ذره-گاز استفاده شده ‌است. ابتدا، جران تراکم‌پذیر گاز درون لنز آیرودینامیکی با شرایط مرزی لغزشی در دیواره‌ها، در نرم‌ افزار فلوئنت مورد تحلیل عددی قرار گرفته است. برای اعمال شرط مرزی لغزشی از امکان برنامه‌نویسی کاربر در نرم ‌افزار فوق بهره گرفته شده است. در این حالت، با به‌کارگیری یک روش تکرار، سرعت جریان گاز روی دیواره‌ها متناسب با تنش برشی قرار داده شده و تا همگرایی کامل این تکرار ادامه یافته است. پس از همگرایی روش تکرار فوق و حل جریان گاز در رژیم لغزشی، ذرات با توزیع یکنواخت به درون سیستم لنز آیرودینامیکی تزریق شده و حرکت ذرات به روش لاگرانژی بررسی شده است. جریان روی ذرات نیز لغزشی می‌باشد. در این شرایط، یکی از نیروهای وارد بر ذرات نیروی پسای استوکس با ضریب کانینگهام متغیر می‌باشد تا از این طریق اثرات لغزش روی ضریب پسا و نیروی براونی مدلسازی شود. روند حل به‌صورت یک ‌طرفه در نظر گرفته شده و از تأثیر ذرات روی هم‌دیگر و بر جریان سیال صرف‌نظر شده است.