توسعه چارچوب محاسباتی نوین جهت شبیه سازی راکتورهای مبتنی بر دیودهای نورانی فرابنفش

دیودهای ساطع کننده نور فرابنفش به دلیل مزایای عملیاتی، جایگزینی امیدوارکننده برای لامپ های جیوه ای سنتی در تصفیه آب محسوب می شوند. با این حال، ماهیت جهت دار تابش این منابع، چالش های جدیدی را در مدل سازی عددی ایجاد کرده است. روش متداول جهت های مجزا برای شبیه سازی دقیق این میدان های تابشی، نیازمند گسسته سازی زاویه ای بسیار بالا و شبکه بندی فضایی فوق العاده ریز است که هزینه محاسباتی را به شدت افزایش می دهد. این پژوهش یک چارچوب محاسباتی بهینه و نوین را معرفی می کند که بر پایه جفت سازی غیرهمگام روش ردیابی پرتو و دینامیک سیالات محاسباتی استوار است. در این روش، میدان تابش با استفاده از اپتیک هندسی حل شده و سپس بر روی دامنه هیدرودینامیک نگاشت می شود. نتایج نشان داد که این استراتژی نیاز به تعداد المان های شبکه را نسبت به روش جهت های مجزا تا سه برابر کاهش می دهد، در حالی که دقت پیش بینی دوز دریافتی توسط میکروارگانیسم ها حفظ می شود. اعتبارسنجی مدل با استفاده از داده های تجربی زیست سنجی باکتری اشریشیاکلی، تطابق بسیار خوبی را نشان داد. این رویکرد، راهکاری کارآمد برای غلبه بر خطرات نفوذ عددی و اثرات پرتو در مدل سازی راکتورهای مبتنی بر دیودهای نورانی فرابنفش ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

تصفیه آب ، ردیابی پرتو ، دینامیک سیالات محاسباتی ، دیود نورانی فرابنفش ، مدل سازی عددی