Развитие модели дискретной фазы для расчёта ультразвуковой коагуляции взвешенных частиц в эккартовских течениях

Аннотация

Одним из наиболее эффективных способов улавливания аэрозольных частиц является предварительное объединение частиц в агломераты под действием синусоидальных ультразвуковых (УЗ) колебаний высокой интенсивности (ультразвуковая агломерация) для дальнейшего улавливания укрупненных частиц традиционными методами (инерционное или гравитационное осаждение, фильтрация сквозь пористый материал и т. д.). На сегодняшний день эффективность УЗ агломерации многократно доказана для частиц размером более 2.5 мкм [2-4]. Однако ультразвуковая агломерация, основанная на известных механизмах взаимодействия частиц, оказывается мало эффективной при воздействии на частицы размером менее 2.5 мкм и особенно менее 1 мкм. При этом возможности линейного акустического поля на сегодняшний день хорошо изучены, и установлено, что воздействие линейным акустическим полем не обеспечивает эффективной коагуляции частиц PM2.5. А при повышении уровня звукового давления линейного акустического поля укрупненные частицы (особенно, если речь идёт о твёрдых частицах) начинают разрушаться. Поэтому авторами предложено задействовать нелинейные эффекты, которые заключаются в формировании вихревых акустических (эккартовских) течений, способных вызвать локальное повышение концентрации частиц и, следовательно, увеличение эффективности коагуляции. Установлено, что формирование вихревых акустических потов в резонансном промежутке способно дополнительно увеличить эффективность ультразвуковой коагуляции не менее чем в 1.5 раза [3].