امکان پیش‌بینی رفتار انواع سیالات درون محیط متخلخل

به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF) ، محققان و پژوهشگران ایرانی در تلاشند تا با تحقیق و پژوهش، مرزهای دانش را در ایران توسعه دهند. بنیاد ملی علم ایران هم از تلاش‌های محققان در انواع قالب پژوهشی حمایت می‌کند.

«شبیه‌سازی جریان نانوسیال در مقیاس حفره درون محیط متخلخل بازسازی شده توسط تصاویر میکروتوموگرافی» عنوان رساله دکتری میلاد رمضانپور است که با راهنمایی مجید سیاوشی به انجام رسانده و در این راه، بنیاد ملی علم ایران نیز از آن حمایت کرده است.

رمضانپور مدرک کارشناسی ارشد و دکتری تخصصی خود را در رشته مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی از دانشگاه علم و صنعت دریافت کرده است.

وی درباره این طرح توضیح داد: به‌کارگیری روش‌های عددی به‌عنوان ابزاری کارآمد در کنار روش‌های تجربی در تحقیقات امروز علوم مهندسی به‌شمار می‌رود. چرا که استفاده از روش‌های عددی، هزینه‌های روش‌های تجربی را به‌همراه ندارد و امکان بررسی حالات مختلف را با هزینه مالی و زمانی پایین در یک فیزیک مشخص فراهم می‌آورد.

این محقق و پژوهشگر در ادامه گفت: با پیشرفت ابزارهای اندازه‌گیری نظیر دسترسی به عکس‌های با وضوح میکرومتر و یا حتی نانومتر از ساختار یک محیط متخلخل، امکان بررسی خواص جریان سیال مانند محاسبه تراوایی، نحوه پراکندگی ذرات، پیکره‌بندی جریانات چندفاز درون محیط متخلخل و مواردی از این دست، فراهم شده است. لذا استفاده از روش‌هایی نظیر تصویربرداری میکروتوموگرافی از محیط متخلخل در ابعاد میلیمتر یا سانتی‌متر، تصاویری با وضوح میکرومتر را حاصل می‌کند.

وی افزود: با استفاده از روش‌های بازسازی عکس و ارائه مدل فیزیکی از روی آن، امکان بررسی رفتار جریان سیال درون محیط متخلخل بازسازی شده در مقیاس حفره فراهم می‌شود. می‌توان گفت که بومی‌سازی یک روش نرم‌افزاری به منظور محاسبه جریان سیال درون محیط متخلخل در مقیاس حفره با استفاده از تصاویر میکروتوموگرافی، در دستور کار این طرح قرار داشت. با طراحی این روش نرم‌افزاری، امکان پیش‌بینی رفتار انواع سیالات درون محیط متخلخل، فراهم می‌شود.

رمضانپور در ادامه بیان کرد: با اجرای این طرح و توسعه آن، ابزار محاسباتی جریان سیال درون محیط متخلخل در مقیاس حفره شکل می‌گیرد. این ابزار محاسباتی، هزینه‌های آزمایش بر روی محیط‌های متخلخل مختلف و رفتار انواع سیالات با خواص گوناگون درون آن‌ها را کاهش می‌دهد و امکان پیش‌بینی آن را با استفاده از روشی کارآمد مبتنی بر محاسبات عددی فراهم می‌آورد.

وی تصریح کرد: نکته جالب این است که این ابزار طی دو دهه گذشته به صورت گسترده در دنیا مورد استفاده قرار گرفته است و به تدریج با پیشرفت سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای موجود، به ابزاری کارآمد جهت پیش‌بینی رفتار سیال تبدیل شده است. با توجه به کاربردهای گسترده‌ای که این دانش در حوزه‌های صنعتی دارد، ایجاد زیرساختی برای توسعه آن در داخل کشور، به توسعه ابزارهای پیش‌بینی رفتار درون محیط متخلخل با صرف کمترین هزینه منجر می‌شود.

رمضانپور در پایان خاطر نشان کرد: با وجود آنکه کرونا در انجام این طرح عاملی مؤثر و کاهش‌دهنده سرعت تحقیقات بود، باز هم موضوع مدنظر ما این بود که محاسبات را طوری توسعه دهیم که بتوان نتایج آن را در مقیاس‌های بزرگ‌تر هم مورد بررسی قرار داد اما نیاز به تجهیزات پیشرفته باعث شد تا ما در حد زیر ساخت‌های آزمایشگاهی، این تحقیق را پیش ببریم. البته استفاده از سخت افزار‌های موجود هم به دلیل محدودیت و کند‌بودن، زمان، هزینه و انرژی زیادی را برای انجام این تحقیق مصرف کرد.

‌‌‌‌