1- دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دزفول 2- دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دزفول ، m.ghalambaz@gmail.com
چکیده: (2344 مشاهده)
هدف از انجام پژوهش حاضر، مدلسازی یک فیلتر لیفی با الیاف تصادفی و نیز شبیهسازی و آنالیز تاثیر وجود نیروهای براونی و ترموفورسیس بر جذب نانوذرات در میکروفیلترهای لیفی نازک می باشد. در پژوهش حاضر، حرکت نانوذرات تابعی از حرکت سیال و یک لغزش نسبی بوده و لیکن حرکت هوا تابعی از حرکت نانوذرات نمی باشد .بر این اساس و در دیدگاه اویلر، معادلات حاکم بر جریان و انتقال حرارت سیال پایه و نیز معادله انتقال جرم نانوذرات و در دیدگاه لاگرانژ، معادلات دیفرانسیلی حاکم بر دینامیک هر ذره (فاز گسسته) بدست آمده و به صورت عددی حل شدهاند. در دیدگاه لاگرانژ، حرکت نانوذرات و نشست آنها روی فیبرها، با استفاده از روش ردیابی ذرات و با درنظر گرفتن نیروهای براونی و ترموفروسیس شبیهسازی شده است. تحلیل معادلات فوق، در دیدگاههای اویلر و لاگرانژ، با درنظر گرفتن اثرات ابعاد کوچک، به روش المان محدود انجام شده است. در مرحله بعد، روش مناسب برای حل عددی معادلات حاکم بر حرکت نانوذرات و شبیهسازی مکانیزم نشست ذرات روی الیاف، با توجه به نوع معادلات و نیروهای موثر در ابعاد نانو ارائه گردیده و سپس، نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نتایج پژوهشهای پیشین، مقایسه و اعتبار سنجی شده است. در پایان، نتایج برای گرادیانهای مختلف دما، ابعاد مختلف قطر الیاف و نانوذرات، تراکم الیاف و تعداد لایههای فیلتراسیون در قالب نمودارهای طراحی و بازده ارائه شده است. نتایج نشان میدهند که مکانیزم غالب در نشست ذرات زیر nm100، مکانیزم پخش براونی است. در این گستره ذرات، پدیده ترموفورسیس، تاثیر چندانی بر جذب نانوذرات توسط الیاف فیلتر ندارد. همچنین، در نشست ذرات بزرگتر از nm100، مکانیزم گیرش موثرتر از دو مکانیزم پخش براونی و ترموفورسیس عمل میکند.