بررسی عددی زمان انسداد کامل میکروکانال در برهمکنش جریان دوفازی با یک ذره با استفاده از روش شبکه بولتزمن

انسداد رگ‌ها عامل حدود 35% از مرگ و میر سالیانه در کشورهای توسعه‌یافته است. این انسداد می‌تواند زمانی روی دهد که در بخش سرخرگی دستگاه گردش خون، یک فاز دوم موجود در جریان (مانند حباب‌های هوا یا کپسول‌های حاوی دارو) با ذره‌ای که آن هم منشا خارجی دارد، برخورد نماید. در مقاله حاضر، تاثیر برخی از مهم‌ترین پارامترهای موثر بر زمان انسداد کامل یک کانال که در آن یک ذره با فاز دوم در حال حرکت داخل فاز اصلی برخورد می‌کند، با استفاده از روش شبکه بولتزمن و با برنامه‌نویسی به زبان فرترن90 مورد بررسی قرار گرفته است. سعی شده تا با ایجاد هندسه مشابه و تغییر پارامترهای هندسی و فیزیکی، محیطی شبیه به آنچه ممکن است در یک رگ کوچک اتفاق افتد، شبیه‌سازی شود. بررسی حاضر از یک روش عددی شبکه بولتزمن با دو تابع توزیع که توسط لی و لین برای شبیه‌سازی یک جریان دوفازی معرفی شده، در کنار روش مرز غوطه‌ور استفاده می‌کند. مشخص شد که تغییرات کوچک عدد کاپیلاری تاثیر قابل توجهی بر رفتار برهمکنش میان فاز دوم و ذره نمی‌گذارد؛ اما نسبت اندازه ذره به عرض کانال می‌تواند بر زمان انسداد کامل کانال تاثیر گذاشته و در واقع با افزایش اندازه ذره، زمان انسداد کامل نیز افزایش پیدا کند. نسبت اندازه اولیه فاز دوم به اندازه ذره از بالاترین اهمیت در تعیین زمان انسداد کامل کانال برخوردار است.

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

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 which is entered to the bloodstream. The effect of some most important affecting parameters on the blockage time of a microchannel due to the impact of a particle and a second moving second phase is investigated using lattice Boltzmann method and with programming Fortran90. 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. Lee and Lin Lattice Boltzmann multiphase model is used beside the immersed boundary method. It is investigated the small changes in Capillary flow has no meaningful effect on the interaction of 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.