مطالعه انتقال و رسوب نانوذرات در جریان نانوسیال در فوم های متخلخل ورونویی با چگالی حفرات متفاوت به روش اویلر-لاگرانژ با رویکرد مقیاس حفره

شبیه سازی جریان در مقیاس حفره با وارد کردن ساختار هندسی دقیق محیط متخلخل، این امکان را فراهم می آورد تا بتوان جریان سیال در فوم متخلخل را با دقتی در مقیاس حفرات محیط متخلخل بررسی نمود. هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر پارامترهای مختلف نانوسیال و محیط متخلخل بر روی میزان رسوب نانوذرات بر روی سطوح محیط متخلخل است. انتقال و رسوب نانوذرات در فوم های فلزی سلول باز با ساختار هندسی ورونوی و تخلخل ثابت %۸۰ به صورت عددی بررسی شده است. هندسه فوم ها با استفاده از الگوریتم لاگر- ورونوی تولید شده و شبیه سازی ها با رویکرد اویلری–لاگرانژی در نرم افزار متن باز اپن فوم انجام شده است. در شبیه سازی، نیروهای پسا، براونی، گرانش، شناوری و برآ سافمن درنظر گرفته شده است. همچنین، نیروهای واندروالس و دولایه ی الکترواستاتیکی برای شبیه سازی برهم کنش نانوذرات با دیواره محیط متخلخل لحاظ گردیده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش چگالی حفره از ۳۰ به ۶۰ حفره در اینچ (PPI) سطح تماس افزایش یافته، سرعت جریان کاهش پیدا می کند و در نتیجه نرخ رسوب گذاری افزایش می یابد. به طور کمی، این افزایش چگالی حفره باعث رشد حدود ۲۶.۵% در نسبت رسوب نانوذرات شده است. در میان فوم های بررسی شده، فوم فلزی ورونوی با تخلخل ۸۰% و چگالی حفره PPI ۳۰ کمترین نرخ رسوب گذاری و فوم فلزی ورونوی با تخلخل ۸۰% و چگالی حفره PPI ۶۰ بیشترین نرخ رسوب را نشان داده اند.

کلیدواژه ها:

نانوذرات ، اویلر-لاگرانژ ، محیط متخلخل ، رسوب ، چگالی حفره ، شبیه سازی مقیاس حفره