شبیه سازی دیفیوژن گاز در لوله های موئینه و جامدات متخلخل

در این پروژه دیفیوژن مولکولی گاز در لوله های موئینه و جامدات متخلخل با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری مورد مطالعه قرار گرفته است . یک لولهء موئینه و جامد متخلخل بصورت مجموعه ای از لوله های موئینه و نحوهء حرکت ذرات گاز در اینگونه محیط ها بکمک کامپیوتر شبیه سازی شده و پارامترهای موثر بر دیفیوژن در چنین محیط هایی با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است . یافتن پارامترهای موثر بر دیفیوژن در محیطهای مذکور از طریق یافتن کسر عبور کردهء گاز از محیطها میسر گردید. این کسرعبارتست از نسبت تعداد ذرات دیفیوژن کرده در حالت یکنواخت به کل تعداد ذراتی که به محیط موردنظر برخورد می کنند یا به درون آن راه می یابند . دراین مورد نتایج شبیه سازی نشان داد که در یک کسر تخلخلی مشخص نه تنها کسر عبور کردهء گاز با کاهش شعاع لوله(r) و افزایش طول آن (l) کم میشود بلکه این کسر در یک r/l ثابت مقدار ثابتی است بعبارت دیگر این کمیت علاوه بر میزان تخلخل، تابع r/l می باشد. همچنین هنگامیکه کسر عبور کرده با استفاده از ضریب دیفیوژن در طولهای خیلی زیاد که قبلا" بطور آنالیتیکی بدست آمده است ، یافت شدو با کسر عبور کرده حاصل از شبیه سازی مقایسه گردید، ملاحظه شد که این دو مقدار در محدودهء تقریبی l>3r به یکدیگر بسیار نزدیک می باشند. یکی دیگر از مزایای یافتن کسر عبور کرده حصول فلاکس دیفیوژنی گاز بدون اطلاع از شیب غلظت است که یافتن آن بخصوص در طولهای کم لوله نسبت به شعاع آن امر ساده ای نیست . همچنین نتایج مربوط به کسر عبور کردهء گاز در مورد چندین جامد متخلخل با خلل و فرج استوانه ای شکل که استوانه ها دارای شعاع یکسان نیستند مورد بررسی قرار گرفت و ملاحظه شد که نه تنها درمحدودهء l>3r max این نتایج با تحقیقات قبلی توافق خوبی دارند بلکه هنگامیکه این جامدات بر اساس جایگزینی به روش " مدل تخلخل موازی " عوض می شوند، نتایج مربوط به جامد مورد نظر و نتایج مربوط به جامد جایگزین شده بسیار به یکدیگر نزدیک است . از این موضوع این نتیجه قابل حصول است که در مورد جامدات متخلخلی که دارای توزیعی از اندازهء تخلخلی می باشند، جایگزینی جامد بصورت مدل تخلخل موازی رضایتبخش خواهد بود. در مورد یک لولهء موئینه چنین یافت شد که اولا" اکثر برخوردهای ذرات با دیوارهء لوله درنیمهء اول آن رخ می دهد و ثانیا" با کاهش نسبت شاع لوله به طول آن نه تنها تعداد برخورد ذرات با دیوارهء لوله افزایش می یابد بلکه یک نقطهء ماکزیمم در منحنی مربوط به توزیع برخوردها در نواحی مختلف لوله رخ می دهد.