مدلسازي فيلتراسيون نانوريزگردها در ميكروفيلترهاي ليفي نازك

هدف از انجام پژوهش حاضر، مدلسازي يك فيلتر ليفي با الياف تصادفي و نيز شبيه‌سازي و آناليز تاثير وجود نيروهاي براوني و ترموفورسيس بر جذب نانوذرات در ميكروفيلترهاي ليفي نازك مي باشد. در پژوهش حاضر، حركت نانوذرات تابعي از حركت سيال و يك لغزش نسبي بوده و ليكن حركت هوا تابعي از حركت نانوذرات نمي باشد .بر اين اساس و در ديدگاه اويلر، معادلات حاكم بر جريان و انتقال حرارت سيال پايه و نيز معادله انتقال جرم نانوذرات و در ديدگاه لاگرانژ، معادلات ديفرانسيلي حاكم بر ديناميك هر ذره (فاز گسسته) بدست آمده و به صورت عددي حل شده‌اند. در ديدگاه لاگرانژ، حركت نانوذرات و نشست آنها روي فيبرها، با استفاده از روش رديابي ذرات و با درنظر گرفتن نيروهاي براوني و ترموفروسيس شبيه‌سازي شده است. تحليل معادلات فوق، در ديدگاه‌هاي اويلر و لاگرانژ، با درنظر گرفتن اثرات ابعاد كوچك، به روش المان محدود انجام شده است. در مرحله بعد، روش مناسب براي حل عددي معادلات حاكم بر حركت نانوذرات و شبيه‌سازي مكانيزم نشست ذرات روي الياف، با توجه به نوع معادلات و نيروهاي موثر در ابعاد نانو ارائه گرديده و سپس، نتايج بدست آمده از شبيه سازي با نتايج پژوهش‌هاي پيشين، مقايسه و اعتبار سنجي شده است. در پايان، نتايج براي گراديان‌هاي مختلف دما، ابعاد مختلف قطر الياف و نانوذرات، تراكم الياف و تعداد لايه هاي فيلتراسيون در قالب نمودارهاي طراحي و بازده ارائه شده است. نتايج نشان مي‌دهند كه مكانيزم غالب در نشست ذرات زير nm100، مكانيزم پخش براوني است. در اين گستره ذرات، پديده ترموفورسيس، تاثير چنداني بر جذب نانوذرات توسط الياف فيلتر ندارد. همچنين، در نشست ذرات بزرگتر از nm100، مكانيزم گيرش موثرتر از دو مكانيزم پخش براوني و ترموفورسيس عمل مي‌كند.