شبیه سازی عددی جریان نانو دترجنت در منافذ منسوجات با حضور لکه روغن

افزایش کارایی فرآیند شست وشو در منسوجات، به ویژه در حذف لکه های روغنی، نیازمند درک دقیق رفتار جریان دترجنت در مقیاس ریز منافذ پارچه است. در این پژوهش، جریان نانو دترجنت در منافذ منسوجات با حضور لکه روغن به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. فرض می شود که جریان در محدوده اعداد رینولدز پایین، آرام بوده و نانوذرات با غلظت کم به صورت تک فازی در سیال پایه توزیع شده اند. شبیه سازی ها با استفاده از روش حجم سیال (VOF) در نرم افزار ANSYS Fluent انجام شده و برهم کنش بین فاز دترجنت و فاز روغن در ساختار متخلخل پارچه مدل سازی گردیده است. اثر پنج نوع نانوذره شامل ZnO، TiO₂، Ag، SiO₂ و Fe₂O₃ و همچنین تاثیر غلظت نانوذرات ZnO بر شاخص های مکانیکی و حرارتی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که نانوذرات ZnO بیشترین ضریب اصطکاک متوسط را ایجاد کرده و موجب افزایش سایش مکانیکی و بهبود جدایش لکه روغنی می شوند، در حالی که نانوذرات Ag بالاترین عدد نوسلت را به خود اختصاص داده اند. همچنین افزایش غلظت ZnO منجر به بهبود همزمان انتقال حرارت و مقاومت جریان می گردد. اعتبارسنجی مدل عددی از طریق مقایسه غیرمستقیم نتایج شبیه سازی با داده های تجربی معتبر جریان در محیط های متخلخل انجام شده و تطابق قابل قبولی مشاهده شده است. نتایج این مطالعه می تواند در طراحی دترجنت های کاراتر و بهینه سازی فرآیند شست وشو کاربرد داشته باشد.

کلیدواژه ها:

نانو دترجنت ، شبیه سازی عددی ، منافع منسوجات ، لکه روغن ، روش VOF