Particle collision modeling – a review

viimeisten 100 vuoden aikana on kehitetty partikkelitörmäysmalleja erilaisille partikkel inertioille ja kantonesteen virtausolosuhteille. Perikineettisten ja ortokineettisten törmäysten mallit yksinkertaisille laminaarisille leikkausvirtauksille sekä differentiaaliseen sedimentaatioon liittyville törmäyksille on dokumentoitu hyvin. Turbulenttisiin virtausolosuhteisiin kehitetyt törmäysmallit on rajattu toisaalta saffmanin ja Turnerin (1956) mallilla, joka liittyy nolla-inertiaa aiheuttaviin hiukkasiin, ja toisaalta Abrahamsonin (1975) mallilla hiukkasnopeuksille, jotka ovat täysin kuorittuja kantonesteen nopeuksista. On yritetty kehittää universaaleja törmäysmalleja, jotka kattavat koko inertioiden alueen turbulenttisessa virtauskentässä. On hyvin hyväksytty tosiasia, että mallit, jotka perustuvat lieriömäiseen eikä pallomaiseen muotoiluun, ovat virheellisiä. Lisäksi niiden hiukkasten törmäystaajuus, joilla on identtiset inertiat, ei ole vähäpätöinen. Hiukkaset, joiden relaksaatioajat ovat lähellä turbulenttisen virtauksen Kolmogorovin aikaskaalaa, ovat etuoikeutettuja pitoisuuksia, jotka voivat lisätä törmäystaajuutta jopa kahdella suuruusluokalla. Viime vuosina törmäävien hiukkasten suoraa numeerista simulointia (DNS) turbulenttisessa virtauskentässä on pidetty parempana keinona turvata törmäystiedot, joihin törmäysmallit perustuvat. Numeerisen käsittelyn ensisijainen etu on parempi virtaus-ja hiukkasmuuttujien hallinta sekä tarkemmat törmäystilastot. Kuitenkin numeerinen käsittely asettaa vakavan rajoituksen suuruus turbulenttisen virtauksen Reynoldsin luku. Tulevaisuudessa kehitetään kattavampia ja tarkempia törmäysmalleja, jotka todennäköisesti pysyvät laskennallisten resurssien kasvun tahdissa.