مدلسازی فیلتراسیون نانوریزگردها در میکروفیلترهای لیفی نازک

هدف از انجام پژوهش حاضر، مدلسازی یک فیلتر لیفی با الیاف تصادفی و نیز شبیه سازی 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 شده اند. در دیدگاه لاگرانژ، حرکت نانوذرات و نشست آنها روی فیبرها، با استفاده از روش ردیابی ذرات و با درنظر گرفتن نیروهای براونی و ترموفروسیس شبیه سازی شده است. تحلیل معادلات فوق، در دیدگاه های 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 شبیه سازی مکانیزم نشست ذرات روی الیاف، با توجه به نوع معادلات و نیروهای موثر در ابعاد نانو ارایه گردیده و سپس، نتایج بدست آمده از شبیه سازی با نتایج پژوهش های پیشین، مقایسه و اعتبار سنجی شده است. در پایان، نتایج برای گرادیان های مختلف دما، ابعاد مختلف قطر الیاف و نانوذرات، تراکم الیاف و تعداد لایه های فیلتراسیون در قالب نمودارهای طراحی و بازده ارایه شده است. نتایج نشان می دهند 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 می کند.