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

Abstract

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. 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.