Particle collision modeling-a review

az elmúlt 100 évben részecske collision modellek egy sor részecske inertiák és a hordozó folyadék áramlási feltételek dolgoztak ki. A perikinetikus és ortokinetikus ütközések modelljei egyszerű, lamináris nyírófolyamokhoz, valamint a differenciális ülepedéshez kapcsolódó ütközésekhez jól dokumentáltak. A turbulens áramlási körülményekre kifejlesztett ütközési modelleket az egyik oldalon Saffman és Turner (1956) modelljével határolják el, amely nulla tehetetlenségű részecskékkel társul, a másik oldalon Abrahamson (1975) modelljével a részecskesebességekre, amelyek teljes mértékben kapcsolódnak a hordozófolyadék sebességéhez. Különböző kísérleteket tettek olyan univerzális ütközési modellek kifejlesztésére, amelyek a turbulens áramlási mezőben a tehetetlenség teljes tartományát lefedik. Jól elfogadott tény, hogy a hengeres, szemben a gömb alakú formulával alapuló modellek tévesek. Ezenkívül az azonos tehetetlenségeket mutató részecskék ütközési gyakorisága nem elhanyagolható. A turbulens áramlás Kolmogorov-időskálájához közeli relaxációs időket mutató részecskék preferenciális koncentrációnak vannak kitéve, amely akár két nagyságrenddel is növelheti az ütközési frekvenciát. Az utóbbi években a turbulens áramlási mezőben ütköző részecskék közvetlen numerikus szimulációját (DNS) részesítették előnyben az ütközési adatok biztosításának eszközeként, amelyeken az ütközési modellek alapulnak. A numerikus kezelés elsődleges előnye az áramlás és a részecske változók jobb ellenőrzése, valamint a pontosabb ütközési statisztikák. A numerikus kezelés azonban súlyosan korlátozza a turbulens áramlási Reynolds-szám nagyságát. Az átfogóbb és pontosabb ütközési modellek jövőbeli fejlesztése valószínűleg lépést fog tartani a számítási erőforrások növekedésével.