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正文:
在固体表面附近,作用在微粒上的水动力和扭矩发生改变,由于界
面的出现,微粒表面间也会产生相互作用。因此在固体表面附近微
粒的化学势会发生改变。这些力的作用距离很小(通常是比微粒尺
寸小得多),一般可以采用DLVO理论来描绘,即色散力和双层力。
在更小的距离处(分子大小级别),存在一种称为波恩短程斥力的排
斥作用力阻止微粒向捕捉器表面渗透。对规则的几何形状的捕捉器
来说,这些力都垂直作用在表面上,前提是捕捉器表面是假定完全
光滑和均匀。对于实际中遇到的不规则几何表面(比如表面粗糙)、
表面变化的非均质性,水化层、氢键和高分子链等化学键,上述力
就是一个可以分解为与表面垂直的垂直作用力和与表面平行的切向
力的矢量。这就是为什么即使在很强的扰流条件下,有些微粒也可
以在捕捉器表面沉积,并且一旦接触就不再起动分散的原因。在实
验室经常观察到这种现象。因此,在实际体系中,颗粒表面间的相
互作用是十分复杂的,依赖于表面法向和切向坐标而变化。通过确
定合理的边界条件和初始条件
由于对捕捉器表面微观特征的了解和表述程度有限,通常在描
述液一固体系中表面问作用时,通常要做一些简化假设。迄今为止
,完全吸收模型是专门用于计算体系中微粒向捕捉器表面沉积速率
的一种常用模型。在完全吸收模型中,假设体系中的颗粒一旦被表
面吸附,就牢牢地被表面吸住,不能再分开,就好像从体系中消失
一样。
完全吸收模型的假设对于数值计算将带来很大的方便。然而这
个模型的最大缺陷是不考虑沉积微粒的分散。为此,建立了非渗透
边界模型。非渗透边界模型既考虑了在微粒捕捉器表面的沉积,也
考虑了先前在捕捉器表面沉积下来的微粒的分散。我们将在下文中
对这两种模型予以介绍。完全吸收模型是非渗透边界模型的极端情
况。
捕捉器和流场
在讨论求解对流扩散方程之前,首先介绍几种可以求出对流扩散
方程解的典型捕捉器及其周围流体的流场
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