عنوان : ( مطالعه سه بعدی اختلاط در ریزمخلوط گرهای با بار سطحی ناهمگن بکمک مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی )
نویسندگان: جعفر جماعتی , حمید نیازمند , سید علی میربزرگی ,
Full Textچکیده
در این مقاله اختلاط الکتروکینتیکی سه بعدی درون ریزمخلوط گرهای ساخته شده با ریزمجرای ناهمگن بصورت کیفی و کمی بررسی شده است. ریزمخلوط گرهای مورد مطالعه از یک ریزمجرای مستطیلی ناهمگن تشکیل شده اند که در قسمت میانی آنها مقدار زتاپتانسیل بصورت مناسبی تنظیم شده است. جریان الکترواسموتیک درون ریزمجراهای ناهمگن می تواند باعث ایجاد اختلاط با راندمان قابل توجه برای اختلاط گردد. شبیه سازی عددی جریان الکترواسموتیک درون ریزمجراها نیازمند حل همزمان معادلات ناویر-استوکس، ارنست-پلانک و معادله غلظت می باشد. در حالتی که ریزمجرا ناهمگن و هندسه ی مورد مطالعه سه بعدی باشد، مدلسازی عددی پدیده بسیار پرهزینه است و با دشواریهای زیادی همراه است. بنابراین در این مقاله شبیه سازی جریان الکترواسموتیک با استفاده از روش هلمهولتز- اسمولوکوفسکی انجام شده است. در این مدل اثرات میدان الکتریکی بر میدان جریان سیال توسط شرط مرزی سرعت در جداره ها در نظر گرفته می شود. مطالعات قبلی برای پدیده اختلاط الکتروکینتیکی درون ریزمجراهای ناهمگن نشان داده است که وجود گردابه ها و نواحی دارای جریان چرخشی بسته همواره باعث بهبود راندمان اختلاط در جریانهای دو بعدی می گردد. بنابراین پیش بینی می شد که وجود این نواحی چرخشی در جریانهای سه-بعدی نیز باعث افزایش راندمان اختلاط گردد، اما بررسی های انجام شده در این مقاله برای ریزمخلوط گرهای سه بعدی نشان داد که همواره این اتفاق رخ نمی دهد و در برخی موارد وجود گردابه اثر افزایشی روی راندمان اختلاط ندارد. یافته های این مقاله نشان می دهد که میزان نامتقارنی در میدان جریان سیال عامل تعیین کننده در ایجاد اختلاط است. در جریانهای سه بعدی امکان ایجاد نامتقارنی بیشتر وجود دارد لذا میزان راندمان اختلاط در جریانهای سه بعدی در مقایسه با جریانهای دوبعدی بیشتر است. بعلاوه در ریزمجراهای سه بعدی آرایش های بیشتری برای طراحی ریزمخلوط گر قابل تنظیم است زیرا در جریانهای سه بعدی، دو جهت عرضی برای ایجاد جریانهای ثانویه و سه جهت برای اعمال میدان الکتریکی وجود دارد. مطالعه همه این آرایش ها نشان داد که راندمان اختلاط می تواند بهبود یابد و یا اینکه کاهش یابد، بسته به اینکه صفحه چرخش گردابه با صفحه فصل مشترک دو سیال مورد اختلاط نسبت به هم چه وضعیتی داشته باشند. این نتایج تاکید می کند که بررسی دو بعدی اختلاط نمی تواند تمامی مزایای اختلاط درون ریزمجراهای ناهمگن را شرح دهد. یافته های این مطالعه می تواند در مدلسازی صحیح ریزمخلوط گرهای مورد استفاده در کاربردهای عملی بویژه ریزتراشه‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گیرد
کلمات کلیدی
, اختلاط سه بعدی, ریزمخلوط گر, جریان الکترواسموتیک, توزیع بار ناهمگن
@article{paperid:1034996,
author = {جماعتی, جعفر and نیازمند, حمید and سید علی میربزرگی},
title = {مطالعه سه بعدی اختلاط در ریزمخلوط گرهای با بار سطحی ناهمگن بکمک مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی},
journal = {علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک},
year = {2012},
volume = {24},
number = {1},
month = {December},
issn = {2008-918x},
pages = {103--122},
numpages = {19},
keywords = {اختلاط سه بعدی، ریزمخلوط گر، جریان الکترواسموتیک، توزیع بار ناهمگن},
}
%0 Journal Article
%T مطالعه سه بعدی اختلاط در ریزمخلوط گرهای با بار سطحی ناهمگن بکمک مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی
%A جماعتی, جعفر
%A نیازمند, حمید
%A سید علی میربزرگی
%J علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
%@ 2008-918x
%D 2012
