_ Un nou și model eficient de predicție a resuspensiei particulelor bazat pe echilibrul momentului cvasistatic

O echipă de cercetători a explorat mecanismul de resuspensie a particulelor depuse sub acțiunea fluxului de aer. Folosind tehnologia avansată de detectare a imaginii și metoda de simulare numerică, a fost dezvoltat un model de resuspensie a particulelor bazat pe echilibrul momentului cvasistatic. Modelul ia în considerare influența caracteristicilor de curgere, morfologia particulelor și suprafața rugoasă a peretelui, ceea ce îmbunătățește acuratețea predicției fenomenului de resuspensie și poate fi aplicat analizei de trasabilitate a poluanților.

Echipa de cercetători chinezi de la Universitatea Tsinghua și-a publicat lucrările în revista Particuology.

Resuspensia se referă la procesul fizic prin care particulele depuse pe o suprafață sunt antrenate prin acțiunea unui fluid. curgere. Resuspensia particulelor este o sursă importantă de poluare secundară a mediului. De exemplu, particulele de praf care transportă substanțe radioactive difuzează atmosfera datorită resuspensiei în timpul accidentelor la reactoare nucleare; praful depus pe sol este inhalat de oameni din cauza resuspensiei conduse de vehicule.

Pentru a stabili un model de resuspensie mai universal și mai fizic, echipa de cercetare a efectuat o mulțime de experimente de vizualizare a resuspensiei particulelor folosind un Microscop cu forță atomică și cameră de mare viteză pentru a explora efectele vitezei fluxului de aer, dimensiunii particulelor și rugozității peretelui asupra procesului de resuspendare. În conformitate cu cunoștințele comune, forța aerodinamică și forța de aderență sunt forțele cheie care determină resuspensia particulelor.

Prin urmare, odată cu creșterea vitezei de curgere și a dimensiunii particulelor, fracția de resuspensie a particulelor crește. Cu toate acestea, pentru peretele dur cu aderență scăzută, poate produce o fracție de resuspensie surprinzător de scăzută, ceea ce este contrar cunoștințelor comune.

Peng Wei, profesor asociat de la Universitatea Tsinghua, a spus: „Prin analizarea mișcarea particulelor în timpul procesului de resuspensie, am constatat că particulele preferă mișcarea de rulare înainte de a se desprinde de perete.De aceea, pentru particulele la scară micro, ruperea echilibrului dintre momentul aerodinamic și momentul de aderență pe particule este principalul motiv pentru resuspendare. . Pentru unii pereți aspri cu aderență mai scăzută, poate produce un braț de forță mai mare și apoi provoacă un moment de aderență mai mare pentru a suprima resuspensia particulelor."

Dificultatea dezvoltării modelului de resuspensie este că fluctuația de aproape. -curgerea peretelui si peretele aspru sunt aleatorii. Pentru aceasta, echipa de cercetare își propune să stabilească un model statistic de resuspendare. În care, distribuția morfologiei peretelui brut este obținută și ajustată de un profiler optic, iar caracteristica de fluctuație a fluxului este calculată prin metoda de simulare a turbiilor mari.

Pe baza echilibrului momentului și distribuția probabilității, o particulă nouă și eficientă este dezvoltat modelul de predicție a resuspensiei. Datorită introducerii caracteristicilor de fluctuație și a morfologiei peretelui brut, modelul propus de echipa de cercetare este mai precis decât modelul clasic de resuspensie.

„În următorul pas, echipa noastră de cercetare se va concentra pe influența accelerației. curgerea în condiții variabile și structura de depunere a particulelor multistrat la resuspensie”, a spus Peng. În acest fel, cercetătorii ar putea aplica modelul prezent în mai multe domenii.

(Fluierul)