Трехмерная численная модель ультразвуковой коагуляции аэрозольных частиц PM2.5 в вихревых акустических течениях

Аннотация

Эффективность существующих пылеуловителей для частиц размером PM2.5, представляющих значительную опасность для здоровья человека и обнаруживаемых в местах, ранее считавшихся свободными от таких частиц, сводится к нулю. Один из наиболее эффективных способов укрупнения частиц для повышения эффективности существующих пылеуловителей - принудительная ультразвуковая коагуляция аэрозолей. Однако ультразвуковая коагуляция является эффективной лишь, начиная с размеров частиц 5...10 мкм и более. Поэтому проведенные авторами исследования направлены на поиск и теоретическое обоснование возможностей повышения эффективности коагуляции PM2.5 за счет создания условий формирования трехмерных нелинейных эффектов - вихревых течений и турбулентных возмущений. Предложена численная модель ультразвуковой коагуляции с учетом данных эффектов. Проведенный численный анализ модели на примере аэрозоля PM2.5 позволил установить, что наиболее эффективно коагуляция реализуется в резонансных акустических полях, в которых вихревые течения и турбулентные возмущения обладают максимальной скоростью. Наличие трехмерных турбулентных возмущений приводит к тому, что эффективность коагуляции достигает практически 100% при уровне звукового давления не более 165 дБ.