بررسی اثر نیروی ترموفورسیس بر روی ذرات در جریان در داخل حفره با روش شبکه بولتزمن

در این تحقیق بررسی رفتار ذرات در یک حفره مقطع مربعی دو بعدی با شرایط مرزی متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف از این بررسی مقایسه و تعیین میزان اثر بخشی نیروهای موثر بر حرکت ذرات است. در ابتدا جریان سیال در حفره با کمک روش شبکه بولتزمن حل شده و در ادامه با اضافه کردن ذرات حرکت آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. روش لاگرانژین برای حرکت ذرات در نظر گرفته شده و بنا به استفاده از حل یکطرفه ، از اثر ذرات بر روی سیال صرفنظر شده است. در حفره با دیواره متحرک بالایی حرکت 1500 ذره و در حفره با اختلاف دمای بین دو دیواره حرکت 1000 ذره مورد مطالعه قرار گرفته است. نیروهای موثر بر حرکت ذرات همچون لیفت، دراگ، گرانش، بروانی و ترموفورسیس در نظر گرفته شده است و برای مقایسه اثر نیروهای عمل کننده بر روی حرکت ذرات، هر یک از نیروها یکبار غیر فعال شده و حرکت ذرات در این حالت مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان در حفره با دیواره متحرک بالایی برای اعداد مختلف رینولدز و برای حفره با اختلاف دمای بین دو دیواره در اعداد متفاوت رایلی مورد مطالعه قرار گرفته است. ذرات مورد مطالعه در محدوده ذرات زیر میکرونی قرار دارند. لازم به یاد آوری است که محدوده جریان مورد مطالعه برای حفره با دیواره متحرک بالایی و حفره با اختلاف دمای بین دو دیواره در محدوده جریان آرام قرار دارد. نتایج شامل ردیابی ذرات در یک زمان مشخص، میزان ته نشینی کل، جداول مقایسه ایی بین میزان ته نشینی در حالات مختلف و تصاویری که موقعیت ذرات را در زمان های متفاوت نشان می دهند، می باشد. بنا به نتایج بدست آمده نیروی بروانی بیشترین تاثیر را بر روی حرکت ذرات 100 nm و 50 nm در حفره با دیواره متحرک بالایی دارد ولی افزایش سرعت باعث تضعیف این نیرو می شود. در حفره با اختلاف دمای بین دو دیواره زمانیکه که اختلاف دمای بین دو دیواره از 10ok بیشتر شود اثر نیروی ترموفورسیس آشکار می شود. همچنین نیروی بروانی عاملی در جهت تضعیف اثر نیروی ترموفورسیس بر نشست ذرات، محسوب می شود که با افزایش دمای بین دو دیواره، اثر نیروی بروانی کاهش می یابد.