تمرکز نانو ذرات در داخل لنزهای آیرودینامیکی تکی با دیواره لغزشی در جریان رقیق

به طور گسترده در لنزهای آیرودینامیکی از تمرکز ذرات در اندازه گیری آیروسول استفاده می شود. با عبور ذرات معلق در هوا از داخل سیستم لنز آیرودینامیکی، بیم متمرکز ذرات تشکیل می شود. در این پژوهش، به منظور بررسی عملکرد یک لنز آیرودینامیکی و تعیین چگونگی تمرکز ذرات با اندازه ها و چگالی های مختلف در رژیم جریان پیوسته و لغزشی، از تحلیل عددی جریان دوفازی ذره-گاز استفاده شده است. ابتدا، جران تراکم پذیر گاز درون لنز آیرودینامیکی با شرایط مرزی لغزشی در دیواره ها، در نرم افزار فلوئنت مورد تحلیل عددی قرار گرفته است. برای اعمال شرط مرزی لغزشی از امکان برنامه نویسی کاربر در نرم افزار فوق بهره گرفته شده است. در این حالت، با به کارگیری یک روش تکرار، سرعت جریان گاز روی دیواره ها متناسب با تنش برشی قرار داده شده و تا همگرایی کامل این تکرار ادامه یافته است. پس از همگرایی روش تکرار فوق و حل جریان گاز در رژیم لغزشی، ذرات با توزیع یکنواخت به درون سیستم لنز آیرودینامیکی تزریق شده و حرکت ذرات به روش لاگرانژی بررسی شده است. جریان روی ذرات نیز لغزشی می باشد. در این شرایط، یکی از نیروهای وارد بر ذرات نیروی پسای استوکس با ضریب کانینگهام متغیر می باشد تا از این طریق اثرات لغزش روی ضریب پسا و نیروی براونی مدلسازی شود. روند حل به صورت یک طرفه در نظر گرفته شده و از تاثیر ذرات روی هم دیگر و بر جریان سیال صرف نظر شده است.