بررسي عددي زمان انسداد كامل ميكروكانال در برهمكنش جريان دوفازي با يك ذره با استفاده از روش شبكه بولتزمن

Numerical Study of Microchannel Blockage Time in the Interaction of Two-Phase Flow with a Particle Using Lattice Boltzmann Method

انسداد رگ ها عامل حدود 35% از مرگ و مير ساليانه در كشورهاي توسعه يافته است. اين انسداد مي تواند زماني روي دهد كه در بخش سرخرگي دستگاه گردش خون، يك فاز دوم موجود در جريان (مانند حباب هاي هوا يا كپسول هاي حاوي دارو) با ذره اي كه آن هم منشا خارجي دارد، برخورد نمايد. در مقاله حاضر، تاثير برخي از مهم ترين پارامترهاي موثر بر زمان انسداد كامل يك كانال كه در آن يك ذره با فاز دوم در حال حركت داخل فاز اصلي برخورد مي كند، با استفاده از روش شبكه بولتزمن و با برنامه نويسي به زبان فرترن90 مورد بررسي قرار گرفته است. سعي شده تا با ايجاد هندسه مشابه و تغيير پارامترهاي هندسي و فيزيكي، محيطي شبيه به آنچه ممكن است در يك رگ كوچك اتفاق افتد، شبيه سازي شود. بررسي حاضر از يك روش عددي شبكه بولتزمن با دو تابع توزيع كه توسط لي و لين براي شبيه سازي يك جريان دوفازي معرفي شده، در كنار روش مرز غوطه ور استفاده مي كند. مشخص شد كه تغييرات كوچك عدد كاپيلاري تاثير قابل توجهي بر رفتار برهمكنش ميان فاز دوم و ذره نمي گذارد؛ اما نسبت اندازه ذره به عرض كانال مي تواند بر زمان انسداد كامل كانال تاثير گذاشته و در واقع با افزايش اندازه ذره، زمان انسداد كامل نيز افزايش پيدا كند. نسبت اندازه اوليه فاز دوم به اندازه ذره از بالاترين اهميت در تعيين زمان انسداد كامل كانال برخوردار است.

Atherosclerosis is responsible for almost 35% of annual deaths in developed countries. The disease could be due to an artery blockage by the interaction of an externally second phase (air bubbles, medicine-carrying capsules) with a particle that is entered into the bloodstream. The effect of some of the important affecting parameters on the blockage time of a microchannel due to the impact of a particle collision with and a moving second phase is investigated using the lattice Boltzmann method and with programming Fortran 90. The authors tried to mimic the physic of the flow of a small artery by generating the same geometry and changing geometrical and physical parameters. In the present research, Lee and Lin Lattice Boltzmann multi-phase model is used beside the immersed boundary method. It is investigated that the small changes in Capillary flow have no meaningful effect on the interaction of the second phase and particle. But, the ratio of particle size to the channel width affects the blockage time in the microchannel. In fact, the blockage time will increase by an increase in the size of the particle. The initial size of the second phase to particle size ratio has the highest effect on the blockage time.