Preliminary communication

Model gibanja čestica mikroplastike u nehomogenom i laminarnom polju brzine

Vanja Travaš ; Sveučilište u Rijeci, Građevinski fakultet, Rijeka, Hrvatska
Lado Kranjčević ; Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet, Rijeka, Hrvatska
Siniša Družeta ; Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet, Rijeka, Hrvatska
Toni Holjević ; Hidroprojekt-ing, d.o.o., Zagreb, Hrvatska
Ivana Lučin ; Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet, Rijeka, Hrvatska
Marta Alvir ; Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet, Rijeka, Hrvatska
Luka Grbčić ; Sveučilište u Rijeci, Tehnički fakultet, Rijeka, Hrvatska
Ante Sikirica ; Sveučilište u Rijeci, Centar za napredno računanje i modeliranje, Rijeka, Hrvatska

Abstract

Iz perspektive održivog razvoja, nerazgradivost te konstantni porast broja
čestica mikroplastike u akvatičnim recipijentima zahtijeva urgentan razvoj mjera zaštite od nepovoljnih ekoloških posljedica što između ostalog iziskuje razumijevanje geneze mikroplastike te mehanike gibanja ovakve vrste onečišćenja u biosferi. Iz navedenoga slijedi i motivacija za istraživačkim aktivnostima koje su u ovom radu dokumentirane, a odnose
se na prikaz odabrane teorijske osnove za modeliranje gibanja čestica mikroplastike te na relativno jednostavni numerički algoritam razvijen u svrhe modeliranja pronosa čestica mikroplastike u nehomogenom polju brzine tekućine u ravninskom i laminarnom toku. Lagrangeov opis gibanja čestica mikroplastike je neophodan radi nemogućnosti definiranja
predmetnog REV-a te kontinuiranog polja koncentracije. Kako analize od praktičnog značaja uvjetuju relativno veliki broj čestica mikroplastike, neophodno je numerički algoritam formirati kroz kompromisno rješenje u okviru kojeg se nastoji minimizirati proračunsko vrijeme te maksimizirati utjecaj svih dominantnih fizikalnih procesa. Predloženi model se tako temelji na sustavu od dvije obične i nelinearne diferencijalne jednadžbe.
Kako bi se pritom uvela mogućnost modeliranja čestica različitih oblika, faktor otpora oblika cd je modeliran poopćenim četvero-parametarskim Clift-Gauvinovim modelom u kojem su parametri definirani faktorom sferičnosti čestice mikroplastike odnosno mjerom odstupanja oblika čestice od kugle. Predloženi pristup modeliranja se može inkorporirati
u neki od raspoloživih programskih rješenja (npr.OpenFOAM), a na kraju rada je prikazan numerički primjer dobiven implementacijom algoritma u programskom jeziku Python te je iznijet i osvrt na naredne eksperimentalne aktivnosti.

Keywords

faktor otpora oblika; mikroplastika; obične diferencijalne jednadžbe; poopćeni Clift-Gauvinov model; pronos čestica mikroplastike

Hrčak ID:

271253

URI

https://hrcak.srce.hr/271253

Publication date:

30.9.2021.

Article data in other languages: english german

Visits: 1.727 *