شبیه سازی فرآیند انحلال ذرات جامد در میدان برشی با استفاده از ترکیب روش شبکه بولتزمن- نمایه هموار غلظتی

در مطالعه حاضر ترکیب روش شبکه بولتزمن با روش نمایه هموار غلظتی برای شبیه سازی انحلال ذرات جامد دایره ای بین صفحات موازی که خلاف جهت همدیگر در حرکت هستند به کار برده شد. شبیه سازی هیدرودینامیکی سیال بر پایه روش شبکه بولتزمن تک زمانه انجام گرفت و از معادله جابجایی- نفوذ برای تعیین غلظت جسم حل شده درون فاز مایع استفاده شد. علاوه بر این روش نمایه هموار برای محاسبه شرط مرزی عدم لغزش در سطح تماس ذره- سیال و همچنین نیروهای غلظتی به کار برده شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه سازی با داده های تجربی موجود در منابع مورد مقایسه قرار گرفت. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی برای عدد شروود در عدد پکلت متفاوت کمتر از ۲% بود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که کمترین زمان انحلال در سیستم های با درصد حجمی های متفاوت مربوط به سیستمی با کمترین درصد حجمی است. با افزایش درصد حجمی درون سیستم، نیرومحرکه انتقال جرم درون سیستم کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزایش عدد رینولدز از ۰/۰۵ تا ۰/۳۸، زمان مورد نیاز برای رسیدن کسر حجمی نرمالیزه شده به ۵% مقدار اولیه از۰/۳۶ثانیه به ۰/۱۷ثانیه کاهش یافت. همچنین با افزایش عدد پکلت از ۵/۵ تا ۱۱۵، عدد شروود از۱/۷۴ تا۴/۰۶ افزایش یافت. علاوه بر این افزایش عدد اشمیت در سیستم منجر به کندتر شدن زمان انحلال می شود. سرانجام رفتار سیستم های با توزیع متفاوت اندازه ذرات در ورودی بررسی شد.

کلیدواژه ها:

Dissolution ، Particle ، Concentration ، Shear Rate ، Smoothed Profile Method ، انحلال ، ذرات ، غلظت ، نرخ برشی ، روش نمایه هموار