بررسي عددي تاثير مدل‌هاي آشفتگي و عدد استوكس بر رفتار نانوذرات در جريان آشفته پشت پله به روش اويلري-لاگرانژي

در اين مقاله، جريان آشفته هوا شامل، نانوذرات مس در جريان پشت‌پله با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي (C‌F‌D) به‌روش اويلري ـ لاگرانژي شبيه‌سازي مي‌شود. اين شبيه‌سازي به دوصورت دوبعدي و سه‌بعدي با استفاده از نرم‌افزارهاي C‌F‌X و F‌L‌U‌E‌N‌T انجام و نتايج به‌دست آمده با يكديگر و با نتايج تجربي گزارش شده در مطالعات پيشين به‌عنوان مثال مطالعه گريفزو مقايسه مي‌گردد. در مدل‌سازي از كوپل دوراهه بين سيال پيوسته هوا و فاز گسسته نانوذرات استفاده و اثرات نيروهاي برآي سافمن، گراديان فشار و اثرات آشفتگي برروي نانوذرات لحاظ مي‌شود. نتايج عددي حاصل از مدل‌هاي اويلري ـ لاگرانژي و مدل تك‌فاز در حالت‌هاي پايا و گذرا نيز با يكديگر مقايسه مي‌گردد. مطابق نتايج حاصل، ماكزيمم خطا در روش تك‌فاز برابر با ۲۵ درصد و در روش اويلري ـ لاگرانژي برابر ۱۹ درصد است. در ادامه، اثرات مدل آشفتگي بر حركت ذرات و برحسب قطرهاي مختلف ۱۰، ۲۰، ۳۵، ۵۰، ۷۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ ميكرومتر و همچنين ترتيب جفت شدن بين فاز حامل پيوسته و فاز پراكنده مورد بررسي قرارمي‌گيرد. بررسي اثر قطر ذره بر مسير حركت و رفتار ذرات و مطالعه تأثير عدد استوكس برحضور ذرات در گردابه ايجاد شده در پشت پله، بخش بعدي اين پژوهش است. بررسي نتايج نشان مي‌دهد كه عدد استوكس و مدل آشفتگي تأثير قابل ملاحظه‌اي بر حركت ذرات پشت پله را دارند. ذراتي كه داراي عدد استوكس كوچكتر از 1/2 (معادل قطر ۳۵ ميكرومتر در اين مطالعه) باشند، حضور گردابه را حس كرده و وارد گردابه مي‌شوند. از بين مدل‌هاي آشفتگي كمترين خطا براي مدل s‌s‌t برابر با 6/25 بيشترين خطا براي مدل Kε استاندارد برابر با 18/75 مي‌باشد.