تمرکز نانو ذرات در داخل لنزهای آیرودینامیکی تکی با دیواره لغزشی در جریان رقیق

به ‌طور گسترده در لنزهای آیرودینامیکی از تمرکز ذرات در اندازه‌گیری آیروسول استفاده می‌شود. با عبور ذرات معلق در هوا از داخل سیستم لنز آیرودینامیکی، بیم متمرکز ذرات تشکیل می شود. در این پژوهش، به منظور بررسی عملکرد یک لنز آیرودینامیکی و تعیین چگونگی تمرکز ذرات با اندازه‌ها و چگالی های مختلف در رژیم جریان پیوسته و لغزشی، از تحلیل عددی جریان دوفازی ذره-گاز استفاده شده ‌است. ابتدا، جران تراکم‌پذیر گاز درون لنز آیرودینامیکی با شرایط مرزی لغزشی در دیواره ها، در نرم‌ افزار فلوینت مورد تحلیل عددی قرار گرفته است. برای اعمال شرط مرزی لغزشی از امکان برنامه‌نویسی کاربر در نرم ‌افزار فوق بهره گرفته شده است. در این حالت، با به‌کارگیری یک روش تکرار، سرعت جریان گاز روی دیواره‌ها متناسب با تنش برشی قرار داده شده و تا همگرایی کامل این تکرار ادامه یافته است. پس از همگرایی روش تکرار فوق و حل جریان گاز در رژیم لغزشی، ذرات با توزیع یکنواخت به درون سیستم لنز آیرودینامیکی تزریق شده و حرکت ذرات به روش لاگرانژی بررسی شده است. جریان روی ذرات نیز لغزشی می‌باشد. در این شرایط، یکی از نیروهای وارد بر ذرات نیروی پسای استوکس با ضریب کانینگهام متغیر می باشد تا از این طریق اثرات لغزش روی ضریب پسا و نیروی براونی مدلسازی شود. روند حل به‌صورت یک ‌طرفه در نظر گرفته شده و از تاثیر ذرات روی هم دیگر و بر جریان سیال صرف‌نظر شده است.