PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Journal of Fluid Mechanics· 2026Q1

Derecelendirilmiş filtrelerde birleşik taşıma ve adsorpsiyon: Solenoidal olmayan etkilerin çok ölçekli analizi

Coupled transport and adsorption in graded filters: A multi-scale analysis of non-solenoidal effects

Václav Klika, Vojtěch Kužel

Kısa özet

Derecelendirilmiş gözenekli filtreler için yeni bir çok ölçekli model, akışkan hızının solenoidal olmayan olmasına izin vererek, birleşik çözünen-çözücü taşınımını yakalar ve özellikle tıkanmaya yakınken filtrasyon verimliliği tahminlerini iyileştirir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Uzamsal olarak değişen mikro yapıya sahip derecelendirilmiş gözenekli filtreler için çok ölçekli bir model geliştirildi.
  • Çözünen-çözücü eşleşmesini hesaba katan ve solenoidal olmayan akışkan hızına izin veren değiştirilmiş bir sıkıştırılamazlık koşulu tanıtıldı.
  • Gözeneklilik gradyanlarının ve eşleşme parametrelerinin filtrasyon verimliliği ve adsorpsiyon oranları üzerindeki etkisi ölçüldü.
  • Optimal filtre tasarımının performans metriklerine ve karışım dinamiklerine duyarlı olduğu gösterildi.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

We investigate the transport and adsorption of solutes within graded porous filters characterised by a spatially varying microstructure. While classical homogenisation theory typically assumes periodic media, we employ the method of multiple scales to derive an effective macroscopic model for ‘near-periodic’ geometries where the porosity varies slowly over the longitudinal coordinate. A key novelty of this work is the departure from the standard solenoidal constraint; instead, we introduce a modified incompressibility condition derived from non-equilibrium thermodynamics that accounts for the coupling between the solute concentration and the solvent velocity. This leads to a generalised Darcy-scale description where the fluid velocity field is non-solenoidal within the porous domain. Through asymptotic analysis, we determine the leading-order concentration profiles and quantify first-order corrections that capture the interplay between the porosity gradient and the mixture composition. We evaluate filter performance across several metrics, including outflux concentration and total adsorption rate, under both fixed-flow and fixed-pressure-drop operating conditions. Our results demonstrate that the porosity gradient and the coupling parameter significantly influence the filtration efficiency, particularly as the medium approaches the clogging limit. The analysis reveals that the optimal filter design is highly sensitive to the chosen performance metric, highlighting the necessity of physically consistent boundary conditions and mixture dynamics in the design of high-efficiency graded filters.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Journal of Fluid Mechanics, 2026 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Hesaplamalı Kuram ve Matematik

Computational Theory and MathematicsComputer Science