مدلسازی حرکت و نشست ذرات جامد درون یک حفره با استوانه چرخان

بحث حذف آلودگی از سیال، از دیرباز مورد توجه مهندسین بوده است. در این تحقیق نشست ذرات با قطر های 001/0، 01/0، 1/0، 1، 10 و 100 میکرومتری در جریان آرام و آشفته هوا، داخل یک حفره با سیلندر استوانه ای چرخان درون آن که در جهت خلاف عقربه های ساعت در حال چرخش می باشد، به صورت عددی مطالعه شده است. شبیه سازی ها برای بررسی نشست ذرات، با نرم افزار متن باز اپن فوم، در چارچوب دینامیک سیالات محاسباتی، انجام شده است. روش عددی به کار رفته، از روش حجم محدود استفاده می کند. برای شبیه سازی جریان سیال و غلظت ذرات از روش اولری-لاگرانژی استفاده شده و از تأثیر ذرات بر روی جریان سیال صرف نظر شده است. نشست ذرات موجود در جریان هوا بر روی استوانه در حال چرخش و دیواره ها، تأثیر سرعت چرخش استوانه و نیرو های وارد بر ذرات و همچنین سرعت ورودی سیال بر نشست، مورد مطالعه قرار گرفت. نیرو های درگ، گرانش، لیفت و بروانی، به عنوان نیرو های موثر بر نشست ذرات با قطر های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت چرخش استوانه، نشست ذرات در جریان آرام و آشفته کاهش خواهد یافت. نشست ذرات در جریان آرام با افزایش قطر ذرات بر روی استوانه در حال چرخش ابتدا افزایش و پس از ذرات 10 میکرونی کاهش می یابد. با افزایش سرعت ورودی جریان هوا نشست ذرات کمتر می شود و همانطور که انتظار می رفت نیروی بروانی و لیفت برای ذرات ریز و نیروی گرانش بر ذرات بزرگ بیشترین تأثیر را دارد. در جریان آشفته نشست کلی ذرات درون حفره با افزایش قطر ذرات کاهش پیدا می کند و نشست ذرات روی استوانه ابتدا افزایش و پس از ذرات یک میکرونی کاهش پیدا می کند.