بررسی عددی تاثیر میدان الکتریکی جریان مستقیم بر مشخصه‌های اجتماع ذرات در جریان تصفیه عرضی

استفاده از روش های عددی برای تعیین حدود و نحوه رشد کیک جرمی در فرآیند تصفیه عرضی مورد توجه محققین بوده است. حل های مذکور که عمدتاً مبتنی بر توسعه روش های صفر، یک یا دوبُعدی برای تخمین پارامترهای تصفیه معرفی شده اند، متکی بر حداقل یک مرحله تنظیم روش با استفاده از نتایج آزمایشگاهی هستند. در این مقاله یک روش حل دوسویه مستقل، برای تعیین تغییرات زمانی هندسه کیک جرمی جریان تصفیه، ارایه شده است. به طوری که همزمان با حل جریان به روش شبکه بولتزمن، حل معادله انتقال جرم را با استفاده از یک روش مزوسکوپیک دیگر (lbca) در یک ارتباط دوسویه بین تغییرات جریان و رشد کیک میسر سازد. روش محاسباتی معرفی شده، امکان اعمال اثر نیروهای داخلی و خارجی بر خط سیر ذرات را فراهم نموده است. اعتبار روش محاسباتی، در مقایسه با حل تئوری رومرو داویس و نتایج آزمایشگاهی، بررسی و تایید شده است. همچنین با استفاده از lbca، اثر اعمال میدان الکتریکی جریان مستقیم، بر کیفیت اجتماع ذرات بر سطح غشا و تغییر منحنی شار جریان بررسی و نشان داده شده است که با افزایش ولتاژ جریان مستقیم، به تدریج از اجتماع ذرات در برخی نواحی غشا ممانعت به عمل آمده، منحنی کاهش شار جریان بهبود قابل ملاحظه ای می یابد. همچنین بررسی شرایط بهینه با درنظرگرفتن اندازه پل های الکتریکی به عنوان پارامتر بهینه سازی نشان داده است با درنظرگرفتن بیشینه بهبود در منحنی شار جریان به عنوان پارامتر هدف، اندازه پل های الکتریکی دارای یک مقدار بهینه است.

Numerical Study on the Impact of DC Electric Field on Fouling Characteristics of Cross-Flow Filtration

Applying numerical methods for predicting cake formation and development in crossflow membrane filtration has been an area of research. The solutions, which are mainly based on the development of zero, one, or twodimensional methods for estimating filtration parameters, have always suffered from an obvious need for some calibration steps. In this paper, an independent twoway solving method is presented to determine the time variation of the geometry of the crossflow filtration cake, so that by simultaneously solving the flow through the lattice Boltzmann (LB), it is possible to solve the convectiondiffusion equation, using another mesoscopic method (LBCA) in a two way coupling manner between flow changes and cake growth. Applying LBCA provides it for all kinds of internal and external forces effects on particles trajectories to be explicitly taken into account. The proposed model was validated against both of theory of Romero and Davis and some experimental results. Moreover, the model was used to determine external effects which are arisen from static imposition of a DC electric field, on crossflow filtration outcomes. The calculated results exhibits considerable improvements in flux decline curve and removing of fouling in some areas along the membrane length, as DC voltage rises. Also, optimal conditions with considering the electric poles rsquo; size as an optimization parameter shows that with considering the maximum improvement in the flux curve as the target parameter, the electric poles rsquo; size has an optimal value.