Abstract
The work is dedicated to the development of a macroscopic model describing the blockage dynamics and aggregate structure in microchannel for arbitrary values of the initial impurity concentration. The main and most common cause of clogged filters is the sorption of impurity particles by microchannel walls or adsorption. We investigated the drift of solid particles in the microchannel filled by viscous liquid. The fluid motion inside the microchannel is generated by the constant pressure drop between the inlet and the outlet. At the beginning inside the channel the Poiseuille flow occurred. The initial particles location at the channel inlet was specified randomly in time and space. The modeling of particles interaction with the liquid flow was made using the Stokes approximation. In addition, the model takes into account the random collisions induced by diffusion. The problem is solved numerically using the random walk model. As a result the evolution of the liquid flow, namely pressure field, stream function and vorticity, during blockage dynamics was obtained. The dependences of the settling velocity on the stream velocity and on initial particle concentrations were analyzed. The flow rate through the pores cross section as a function of the concentration of the settled particles was found. The estimation of the time for channel blockage was made.Received 02.02.2016; accepted 19.02.2016
Highlights
Работа посвящена разработке макроскопической модели, описывающей процессы осаждения примеси и закупорку пор для произвольных значений концентрации примеси
The work is dedicated to the development of a macroscopic model describing the blockage dynamics and aggregate structure in microchannel for arbitrary values of the initial impurity concentration
The main and most common cause of clogged filters is the sorption of impurity particles by microchannel walls or adsorption
Summary
Работа посвящена разработке макроскопической модели, описывающей процессы осаждения примеси и закупорку пор для произвольных значений концентрации примеси. Что зона осаждения частиц имеет достаточно сложную лучеобразную форму. В работе [18] была сделана попытка построения достаточно общей модели, учитывающей большинство описываемых процессов в линейной аппроксимации, однако поскольку задача достаточно сложна, была выбрана простейшая постановка задачи: течение в трубе с заданным перепадом давления на концах. Описывающей осаждение достаточно мелких частиц (отличной от модели механического затыкания поры), необходимо учесть взаимодействие не только между частицами, но и между частицей и стенкой. Выражения для силы взаимодействия между двумя сферическими частицами, частицей и стенкой или двумя стенками, полученные таким способом, можно найти в работе [23]. В работах [24, 25] были предприняты некоторые попытки упростить вычисление силы в макроскопическом подходе, однако необходимость в громоздких вычислениях и соответствующие экспериментальные данные ограничивают применение этого подхода. Авторы объясняют засорение за счет взаимной агрегации частиц и механического затыкания поры достаточно большими агрегатами, однако они не учитывают сорбцию частиц на стенку и эффективное суждение реальных каналов, чему и посвящена настоящая работа
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callDisclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
