‏ بررسی عبور آب از نانوکانال متشکل از صفحات گرافن به روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی قم، قم

2 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی قم

doi
10.22075/jme.2021.23669.2104
چکیده

در سال‌های اخیر، تصفیه آب با کمک صفحات گرافن مورد توجه محققین قرارگرفته است. در فرایند تصفیه درک مکانیزم عبور آب از گرافن در ابعاد مولکولی و سنجش تأثیر پارامترهای مختلف بر آن، به طراحی بهینه فرایند کمک می‌کند. در این تحقیق، با استفاده از روش دینامیک مولکولی مکانیزم و پارامترهای مؤثر بر عبور آب از یک نانوکانال متشکل از صفحات گرافن مورد بررسی قرارگرفته است. در این مطالعه اثر تغییر فشار اعمالی وارده به سیال و ابعاد هندسی کانال بر روی دبی جریان، توزیع چگالی و ضریب نفوذ مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که آب، در هنگام عبور از نانوکانال، ساختار لایه‌ای به خود می‌گیرد. همچنین با افزایش فشار اعمالی، نفوذپذیری، سرعت و میزان آب عبوری از نانوکانال به‌صورت مؤثری افزایش می‌یابد. به‌طوری‌که با افزایش اختلاف فشار از 100 به 500 مگاپاسگال، دبی عبوری بیش از 45 برابر افزایش می‌یابد. نتایج مطالعه همچنین نشان داد که در یک مقطع با مساحت مشخص، دبی نانوکانال مربعی 8/2 بیش از هنگامی است که نسبت اضلاع کانال 4 به 1 باشد.