بررسي تاثيرات هندسه اتصال ورودي در شكل قطرات تشكيل شده در جريان مايع-مايع داخل ميكروكانال

Estimation of Inlet Geometry Effects on dro‎plet Configuration in Liquid-Liquid Flow in Microchannel

كارشناسي ارشد

مكانيك گرايش تبديل انرژي

پيام نور رشت

99/11/07

60ص.

درجه ارزشيابي:خوب

سعيد اسدي

Connection Geometry , Liquid-Liquid Flow , Microchannel

اسدي،سعيد،راهنما

با وجود اينكه پيدايش و استفاده از سيستم‌هاي ميكرو به چندين دهه قبل باز مي‌گردد، اما تحقيقات و مطالعه در زمينه اين شاخه از فناوري‌هاي نوين كه جايگاه ويژه‌اي را در صنايع مختلف به خود اختصاص داده‌ است، مربوط به چند سال اخير مي‌شود كه باعث شده بسياري از قابليت‌هاي اين تجهيزات كشف و در اختيار بشر قرار داده شود. دانش ميكروسيالي كه در ابتدا با ظهور خود در علم مكانيك، جايگزين بسياري از سيستم‌ها گرديد، با گذشت زمان در صنايع و علوم مختلف ديگري همچون شيمي، فيزيك، پزشكي و صنايع غذايي نيز منجر به ايجاد انقلاب گسترده‌اي شد. بطور كلي اين سيستم‌ها از ميكروكانال‌هايي تشكيل شده‌اند كه با توجه به هدفي مشخص، طراحي شده و در كنار يكديگر قرار داده مي‌شوند و سيال در آنها جريان مي‌يابد كه در نهايت جهت ساخت تجهيزاتي همچون ميكرومبدل‌هاي حرارتي، ميكروپمپ‌ها، دستگاه‌هاي تشخيص DNA، آناليز سلولي و ... بكار برده مي‌شوند. البته علاوه بر شكل هندسي و جامد اين دستگاه‌ها كه اغلب به صورت ميكروكانال مي‌باشند، سيال مورد استفاده در آنها نيز از اهميت خاصي برخوردار بوده و در شرايطي كه به صورت دو يا چند سيال غير قابل حل در يكديگر وارد سيستم گردند، سبب مي‌شوند كه جريان دو يا چند فازي ايجاد شود كه مخلوط گاز-مايع، مايع-مايع، جامد-مايع و ... از اين طيف مي‌باشند؛ كه در سيستم‌هاي مايع-مايع بدليل متفاوت بودن ويژگي سيال‌هاي ورودي، قطراتي در داخل جريان ايجاد مي‌گردد كه با كشف اين مورد در سال‌هاي اخير، با هدف شناخت و كنترل آنها، مطالعات و آزمايش‌هاي گسترده‌اي توسط محققين انجام شده‌است. در ادامه انجام تحقيقات و شبيه‌سازي‌هاي نرم‌افزاري در زمينه سيستم‌هاي دوفازي ميكروسيالي، در اين تحقيق كه توسط نرم‌افزار انسيس فلوئنت 19.1 انجام شده‌، از روش VOF جهت شبيه‌سازي استفاده شده است. در اين تحقيق با هدف بررسي تأثير هندسه ميكروكانال بر شكل جريان و قطرات تشكيل شده آب در روغن، در ميكروكانال¬هايي با سه هندسه ورودي متقاطع،Yشكل و Tشكل، سيال آب در دبي‌هاي مختلف از يك سمت و سيال روغن از سمت ديگر وارد ميكروكانال شده‌اند. مقادير دبي بگونه‌اي است كه در حالت اول، سيال آب بصورت پيوسته، در حالت دوم بصورت قطرات كشيده و در حالت سوم بصورت قطرات تقريباً كروي ايجاد شده‌اند و در هر حالت ابتدا دبي آب ثابت و سپس دبي روغن ثابت در نظر گرفته شده‌ است. در نهايت با بررسي كانتورهاي حجمي فازها و همچنين طول و ارتفاع قطرات، جداول و نمودارهاي مربوطه استخراج، و مشاهده مي¬شود كه با افزايش نسبت دبي آب به روغن، زمان تشكيل قطره نيز افزايش مي¬يابد و بعبارتي ديگر مدت زمان بيشتري طول مي¬كشد تا قطرات بزرگتر آب ايجاد شوند. همچنين در هندسه متقاطع نيز قطرات در زمان كمتري نسبت به دو هندسه ديگر، تشكيل مي¬شوند. علاوه بر اين، در شرايط يكسان، طول قطرات در ميكروكانال¬هاي متقاطع، كمترين ميزان، و در ميكروكانال¬هاي Tشكل بيشترين مقدار را دارا هستند. از نتايج بدست آمده از اين تحقيق، جهت طراحي و افزايش بازدهي سيستم¬هاي ميكروسيالي دوفازي مي¬توان بهره برد.

1401/06/06

منتخبي

67349