بررسی عددی تاثیر مدل های آشفتگی و عدد استوکس بر رفتار نانوذرات در جریان آشفته پشت پله به روش اویلری-لاگرانژی

در این مقاله، جریان آشفته هوا شامل، نانوذرات مس در جریان پشت پله با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (C F D) به روش اویلری لاگرانژی شبیه سازی می شود. این شبیه سازی به دوصورت دوبعدی و سه بعدی با استفاده از نرم افزارهای C F X و F L U E N T انجام و نتایج به دست آمده با یکدیگر و با نتایج تجربی گزارش شده در مطالعات پیشین به عنوان مثال مطالعه گریفزو مقایسه می گردد. در مدل سازی از کوپل دوراهه بین سیال پیوسته هوا و فاز گسسته نانوذرات استفاده و اثرات نیروهای برآی سافمن، گرادیان فشار و اثرات آشفتگی برروی نانوذرات لحاظ می شود. نتایج عددی حاصل از مدل های اویلری لاگرانژی و مدل تک فاز در حالت های پایا و گذرا نیز با یکدیگر مقایسه می گردد. مطابق نتایج حاصل، ماکزیمم خطا در روش تک فاز برابر با ۲۵ درصد و در روش اویلری لاگرانژی برابر ۱۹ درصد است. در ادامه، اثرات مدل آشفتگی بر حرکت ذرات و برحسب قطرهای مختلف ۱۰، ۲۰، ۳۵، ۵۰، ۷۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ میکرومتر و همچنین ترتیب جفت شدن بین فاز حامل پیوسته و فاز پراکنده مورد بررسی قرارمی گیرد. بررسی اثر قطر ذره بر مسیر حرکت و رفتار ذرات و مطالعه تاثیر عدد استوکس برحضور ذرات در گردابه ایجاد شده در پشت پله، بخش بعدی این پژوهش است. بررسی نتایج نشان می دهد که عدد استوکس و مدل آشفتگی تاثیر قابل ملاحظه ای بر حرکت ذرات پشت پله را دارند. ذراتی که دارای عدد استوکس کوچکتر از ۲/۱ (معادل قطر ۳۵ میکرومتر در این مطالعه) باشند، حضور گردابه را حس کرده و وارد گردابه می شوند. از بین مدل های آشفتگی کمترین خطا برای مدل s s t برابر با ۲۵/۶ بیشترین خطا برای مدل K\v a r e p s i l o n استاندارد برابر با ۷۵/۱۸ می باشد.

کلیدواژه ها:

نانوسیال ، مدل آشفتگی ، روش اویلری-لاگرانژی ، جریان پشت پله ، فلوئنت ، سی اف ایکس