Μοντελοποίηση μεταφοράς και δυναμικής Μη-σφαιρικών, τύπου Fractals νανοσωματιδίων

Κανούτος, Κωνσταντίνος; Kanoutos, Konstantinos

dc.contributor.author	Κανούτος, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Kanoutos, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2022-02-01T11:29:28Z
dc.date.available	2022-02-01T11:29:28Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54504
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22202
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Nanoparticles	en
dc.subject	Υπολογιστική μοντελοποίηση	el
dc.subject	Computational modeling	en
dc.subject	Δυναμική αερολύματος	el
dc.subject	Aerosol dynamics	en
dc.subject	Φράκταλ σωματίδια	el
dc.subject	Fractal-like particles	en
dc.subject	Συνάθροιση σωματιδίων	el
dc.subject	Particle agglomeration	en
dc.subject	Συσσωμάτωση	el
dc.subject	Coagulation	en
dc.subject	Εναπόθεση σωματιδίων	el
dc.subject	Particle deposition	en
dc.subject	Μεταφορά σωματιδίων	el
dc.subject	Particle transport	en
dc.title	Μοντελοποίηση μεταφοράς και δυναμικής Μη-σφαιρικών, τύπου Fractals νανοσωματιδίων	el
dc.title	Modeling of Non-Spherical Fractal-like Nanoparticles Transport and Dynamics	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Εφαρμοσμένη Μηχανική	el
heal.classification	Applied Mechanics	en
heal.classification	Νανοτεχνολογία	el
heal.classification	Nanotechnology	en
heal.classification	Υπολογιστική Μηχανική	el
heal.classification	Computational Engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-18
heal.abstract	Στην παρούσα εργασία εξετάζονται η μεταφορά και η δυναμική νανοσωματιδίων σε αερολύματα, υπό τη θεώρηση μη-σφαιρικών, τύπου fractals σωματιδίων. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε, χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση και την επεξεργασία μετρήσεων, στα πλαίσια της αναθεώρησης του Ευρωπαϊκού Κανονισμού για τις εκπομπές οχημάτων (Euro 7), σε συνεργασία με το Ευρωπαϊκό Κοινό Κέντρο Ερευνών (JRC) στην Ίσπρα της Ιταλίας. Το μοντέλο βασίζεται στην επίλυση της μονοδιάστατης Γενικής Εξίσωσης της Δυναμικής του Αερολύματος (ΓΕΔΑ), με ημι-Lagrangian βηματική προσέγγιση. Η συνάρτηση κατανομής μεγέθους των σωματιδίων θεωρείται πως ακολουθεί λογαριθμοκανονική κατανομή, και για την αριθμητική προσέγγισή της χρησιμοποιείται η τμηματική μέθοδος. Λαμβάνεται υπόψη η διαδικασία της συσσωμάτωσης–συνάθροισης και προσδιορίζονται τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των συμπλεγμάτων σωματιδίων, τα οποία θεωρούνται ως φράκταλ (fractals). Ακόμη, μοντελοποιούνται οι διάφοροι μηχανισμοί διάχυσης και εναπόθεσης σωματιδίων. Για τον προσδιορισμό της ταχύτητας και της θερμοκρασίας του αερολύματος, επιλύονται επίσης οι εξισώσεις της συνέχειας και της μεταφοράς θερμότητας, σε μία διάσταση. Κατά αυτόν τον τρόπο, η μεταβολή της πυκνότητας κατανομής μεγέθους και της ολικής κατά αριθμό συγκέντρωσης σωματιδίων υπολογίζεται από το μοντέλο. Η επαλήθευση του μοντέλου πραγματοποιήθηκε μέσω σύγκρισης με γνωστές αναλυτικές λύσεις της ΓΕΔΑ, καθώς επίσης και με παλαιότερα πειραματικά δεδομένα. Ακόμη, πραγματοποιήθηκε η εφαρμογή του μοντέλου για την υπολογιστική προσομοίωση νέων πειραμάτων που διενεργούνταν αυτήν την περίοδο από το JRC, τα οποία προσομοιώθηκαν ικανοποιητικά. Επιπλέον, για την υποστήριξη των μετρήσεων, υπολογίστηκε η σχετική επίδραση των διαφόρων μηχανισμών απομάκρυνσης σωματιδίων. Το υπολογιστικό μοντέλο που αναπτύσσεται στα πλαίσια της παρούσας εργασίας, δύναται να επιλύσει αριθμητικά ροές αερολύματος με υψηλό ρυθμό συνάθροισης σωματιδίων, π.χ. για τη μελέτη και ανάλυση των εκπομπών οχημάτων. Περαιτέρω εφαρμογή βρίσκει επίσης στην σύνθεση νανοσωματιδίων σε αντιδραστήρες αερολύματος, στην ασφάλεια πυρηνικών αντιδραστήρων και στην εναπόθεση σωματιδίων στο αναπνευστικό σύστημα.	el
heal.abstract	In the present work, nanoparticles transport and dynamics in aerosols are studied, considering non-spherical, fractal-like particles. The developed model was used for the analysis and processing of measurements, regarding the revision of the European Regulation for vehicle emissions (Euro 7), in collaboration with the European Joint Research Centre (JRC) in Ispra, Italy. The model is based on solving the one-dimensional General Dynamic Equation for aerosols (GDE), using a semi-Lagrangian stepwise approach. The particle size distribution function is considered to follow a lognormal distribution, and the sectional method is used for its numeric approach. The coagulation–agglomeration process is taken into account, and the morphological characteristics of the fractal-like agglomerates are determined. Furthermore, the various particle diffusion and deposition mechanisms are modeled. For the determination of the aerosol velocity and temperature, the equations of continuity and heat-transfer, in one dimension, are also solved. Thus, the change in particle size distribution density and total number concentration is calculated by the model. The validation of the model was performed by comparison with known analytical solutions of the GDE, as well as with older experimental data. Furthermore, the model was applied for the computational simulation of new experiments, currently being conducted by JRC, which were satisfactorily simulated. In addition, to support the measurements, the relative effect of the various particle removal mechanisms was calculated. The computing model developed in the present work may numerically solve aerosol flows with high particle agglomeration rate, e.g. for the study and analysis of vehicle emissions. Further application is also found in the synthesis of nanoparticles in aerosol reactors, in the safety of nuclear reactors and in particle deposition onto the respiratory system.	en
heal.advisorName	Μητράκος, Δημήτρης	el
heal.committeeMemberName	Πετρόπουλος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Ρούνη, Παναγιώτα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Πυρηνικής Τεχνολογίας. Εργαστήριο Πυρηνικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	110 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false