Partikelkollisionsmodellering – en recension

under de senaste 100 åren har partikelkollisionsmodeller för en rad partikelinertier och bärvätskeflödesförhållanden utvecklats. Modeller för perikinetiska och ortokinetiska kollisioner för enkla, laminära skjuvflöden samt kollisioner associerade med differentiell sedimentering är väl dokumenterade. Kollisionsmodeller utvecklade för turbulenta flödesförhållanden är avgränsade på ena sidan med modellen av Saffman och Turner (1956) associerad med partiklar som uppvisar noll tröghet och på andra sidan med modellen av Abrahamson (1975) för partikelhastigheter som är helt dekorrelaterade från bärvätskehastigheterna. Olika försök har gjorts för att utveckla universella kollisionsmodeller som spänner över hela tröghetsområdet i ett turbulent flödesfält. Det är ett väl accepterat faktum att modeller baserade på en cylindrisk i motsats till en sfärisk formulering är felaktiga. Dessutom är kollisionsfrekvensen för partiklar som uppvisar identiska inertier inte försumbar. Partiklar som uppvisar avslappningstider nära Kolmogorovs tidsskala för det turbulenta flödet är föremål för preferenskoncentration som kan öka kollisionsfrekvensen med upp till två storleksordningar. Under de senaste åren har den direkta numeriska simuleringen (DNS) av kolliderande partiklar i ett turbulent flödesfält föredragits som ett sätt att säkra kollisionsdata som kollisionsmodellerna bygger på. Den primära fördelen med den numeriska behandlingen är bättre kontroll över flödes-och partikelvariabler samt mer exakt kollisionsstatistik. En numerisk behandling ställer emellertid en allvarlig begränsning av storleken på det turbulenta flödet Reynolds nummer. Den framtida utvecklingen av mer omfattande och exakta kollisionsmodeller kommer sannolikt att hålla jämna steg med tillväxten i beräkningsresurser.