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Numerical study of the influence of aspect ratio on the collection of ellipsoidal particles by a closed-face 37 mm cassette

A. Chatain* (1,2), E. Belut (1), B. Arcen (2), R. Guichard (1), A. Tanière (2)

1. INRS, Vandoeuvre-lès-Nancy, France
2. Université de Lorraine, CNRS, LEMTA, Nancy, France

[2026]

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Résumé

À l'aide de l'approche Euler-Lagrange et en calculant les trajectoires limites, nous étudions l'efficacité avec laquelle une cassette fermée de 37 mm à orifice de 4 mm capte des particules ellipsoïdales par rapport à des particules sphériques, en air calme. Les particules sont soumises à la pesanteur et aux forces et couples aérodynamiques, qui agissent sur leur translation et leur rotation au cours du prélèvement. La variabilité du biais de prélèvement avec le rapport d'aspect et l'orientation des ellipsoïdes dans l'ambiance interroge sur l'usage d'une simplification telle qu'un diamètre aérodynamique moyen pour caractériser universellement le transport de particules anisotropes dans les écoulements d'air, et notamment dans les préleveurs et les voies respiratoires.

Mots clés

Prélèvement, particules anisotropes, ellipsoïdes, simulations

Abstract

Using the Euler-Lagrange approach and calculating the grazing trajectories, we study the efficiency with which a closed face 37 mm cassette with 4 mm opening captures ellipsoidal particles compared to spherical particles in calm air. The particles are subject to gravity and aerodynamic forces and torques, which act on their translation and rotation during sampling. The variability of the sampling bias with the aspect ratio and orientation of the ellipsoids in the environment raises questions about the use of a simplification such as an average aerodynamic diameter to universally characterize the transport of anisotropic particles in airflows, particularly in samplers and respiratory tracts.

Keywords

Air sampling, anisotropic particles, ellipsoidal particles, simulations

DOI

10.25576/ASFERA-CFA2026-50132

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