پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,232 |
| تعداد مقالات | 67,791 |
| تعداد مشاهده مقاله | 115,271,452 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 90,012,200 |
پراکنش هواویزها در یک جریان تلاطمی | ||
| فیزیک زمین و فضا | ||
| مقاله 12، دوره 40، شماره 4، دی 1393، صفحه 169-180 اصل مقاله (433 K) | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jesphys.2014.52427 | ||
| نویسندگان | ||
| امید غفارپسند* 1؛ فهیمه حسینی بالام2؛ اسماعیل حسن‌زاده3 | ||
| 1استادیار، گروه فیزیک، دانشگاه اصفهان، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه فیزیک، دانشگاه اصفهان، ایران | ||
| 3استاد، گروه فیزیک، دانشگاه اصفهان، ایران | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش با نگاهی جدید رفتار هواویزهای معلق در یک شاره متلاطم بررسی میشود. در این راه حرکت متلاطم یک شاره در یک مجرای مکعب‌مستطیلی با شرایط مرزی غیرلغزشی روی دیوارههای آن به روش شبیه‌سازی عددی مستقیم شبیه‌سازی شد. در ادامه مسیرهای حرکت دو مجموعه هواویزها با عددهای استوکس 5 و 25 با رویکرد لاگرانژی مسیریابی شدند. با توجه به ابعاد و جرم هواویزهای مورد بررسی، تنها نیروی موثر در حرکت هواویزها، نیروی کشندگی شاره است و از نیروی براونی صرف‌نظر میشود. با بررسی شدت شارهای گوناگون هواویزها مشاهده شد که شار تلاطمزدا و شار پخش تلاطمی فرایندهای اصلی پراکنش هواویزهای معلق در حرکت متلاطم یک شاره است و شکل نمایه غلظت نیز از تقابل این دو شار حاصل شده است. همچنین دیده شد که شدت شار تلاطمزدای هواویزهای کوچک‌تر، از شدت شار هواویزهای بزرگ‌تر بیشتر است. این در حالی است که برای شار پخش تلاطمی، وارون این نامساوی مشاهده میشود. مقایسه نمایههای سرعت هواویزها و شاره حامل نیز نشان میدهد که هواویزهای ناحیه نزدیک دیوار از شاره حاملشان سرعت بیشتری دارند. این در حالی است که سرعت هواویزها در ناحیه مرکزی مجرا از سرعت شاره حامل کمتر است. تفاوت سرعت هواویزها و شاره حامل از مهاجرت عرضی هواویزها یا همان شار تلاطمزدا ناشی میشود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| هواویزها؛ پراکنش ذرات؛ تلاطم؛ شبیه‌سازی عددی مستقیم؛ شار تلاطمزدا؛ شار پرواز-آزاد؛ پخش | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Dispersion of suspended aerosols in a turbulent flow | ||
| نویسندگان [English] | ||
| O. Ghaffarpasand1؛ F. Hosseini2؛ E. Hassanzadeh3 | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, the dispersion mechanisms of aerosols suspended in a turbulent plane channel flow is investigated using a novel numerical approach. A turbulent channel flow is simulated by a Direct Numerical Simulation (DNS) method, for which no-slip boundary conditions are assumed at the top and bottom walls, while periodicity conditions are applied on the other sides. DNS, in particular, allows a detailed analysis of the near wall region, where most of the particle transfer mechanisms take place. Hence, it is found the best simulating method for detailed analyzing the dispersion mechanisms compared to the other available methods. The simulation procedure of the turbulent flow is continued as along as enough, 14000 time units, when fully developed turbulent condition are achieved. The aerosols with two Stokes number, 15 and 25, are then introduced in the simulated turbulent channel flow, and tracked by a Lagrangian approach. The drag force compared to the effect of Brownian motion is a dominant force due to the aerosols size. The initial concentration of suspended aerosols is also assumed considerably low, so that the simulations conducted under the one-way coupling condition. Besides, the collisions of aerosols with the walls are assumed elastically. The particle tracking was continued throughout the fluid simulation time to obtain the all reliable interesting statistics. Comparison of the particle flux intensities indicates that turbophoretic and turbulent diffusion fluxes are the dominant dispersion mechanisms. In other words, the free-flight flux can be neglected in comparison with the other fluxes in the wall region. The steady-state concentration distribution is not uniform across the channel, primarily due to the opposing actions of the turbophoretic and turbulent diffusion flux. Turbulent diffusion flux separated the aerosols from the core and gathered them in the near wall region, while the turbophoretic flux migrate the particles from the near wall to the wall region. It was also observed that the turbophoretic flux for smaller aerosols is more efficient than that of larger ones. However, the opposite was observed for the turbulent diffusions flux. The smaller particles were less gathered in the near wall region due to a stronger turbulent diffusion flux and more migrated to the wall region due to stronger turbophoretic flux. We also investigated the cross channel fluid and particles velocity profiles. It was shown that the aerosol velocity components lag the fluid velocities in the near wall, but lead it in the core region. This is due to the transverse migration of aerosols across the channel. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| aerosols, Particles dispersion, turbulence, DNS, Turbophoretic flux, Free-flight flux, Diffusion | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,558 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,198 |
||