عنوان :
تركيب جريان ناپاي الكترواسموتيك همراه با گراديان فشار با ميدان الكتريكي متغير با زمان در يك ميكرو كانال مستطيلي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مكانيك
صفحه شمار :
شانزده، 92ص.: مصور
استاد راهنما :
ابراهيم شيراني
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
توصيفگر ها :
جريان متناوب
تاريخ نمايه سازي :
1394/10/22
استاد داور :
محمدرضا سليم پور، محمدرضا توكلي
چكيده فارسي :
چكيده در سالهاي اخير با پيشرفتهاي صورت گرفته در روشهاي ساخت سيستمها با ابعاد ميكارو و ناانو اساتفاده از ايان سيساتمهاا افازايش چشمگيري يافته است افت فشار زياد راندن سيال را در مقياس ميكرو با مشكل مواجه ميكند براي غلبه بر معضالت موجود در مقياس ميكرو روشهاي مختلفي پيشنهادشده است كه از ميان آنها پمپهاي الكترواسموتيك به علت مزاياي فراوان ترجيح دادهشدهاند سطح توجاه بسايار باه مقطع بيشتر ميكروكانال هاي مورداستفاده مستطيلي ميباشد و همچنين كاربرد جريان متناوب در ميكروسايال هاا باعا بررسي جريان الكترواسموتيك متناوب با زمان شده است به همين دليل در اين پژوهش به بررساي مشخصاههااي هيادروليكي در جرياان ناپاياي توسعهيافتهي آرام ناشي از نياروي الكترواساموتيك و گرادياان فشاار باه هماراه ميادان الكتريكاي متنااوب در ياك ميكروكاناال مستطيلي پرداخته ميشود حل عددي معادالت بدون بعد پواسون بولتزمن و مومنتم به كمك نرمافزار فلوئنت بهدستآمده است و الزم به ذكر است كه معادلهي پواسون بولتزمن بدون هيچگونه تقريبي حلشده است و نتايج حاصال از آن باا نتاايج تحليلاي و عاددي ديگار مقالهها اعتبار سنجي شده است نتايج نشان ميدهد كه افزايش پارامتر دباي هاكل و پتانسيل زتا باع افزايش سارعت مايشاود و پاساخ جريان به ميدانهاي الكتريكي با فركانس متفاوت نشان داده است كه با افزايش فركانس نواحي مركزي كانال تقريبا بيحركت ميماناد و نواحي نزديك به ديواره بهسرعت تغيير ميكنند زيرا با افزايش فركانس سيال فرصت هماهنگ شدن باا تغييارات ميادان الكتريكاي را ندارد تغيير ابعاد كانال بر ضخامت دواليهي الكتريكي و پروفيل سرعت اثر ميگذارد در اين پاژوهش اثار گوشاههااي كاناال نياز نشاان افزايش سرعت ميشود اما تأثير ميدان الكتريكاي بسايار بيشاتر اسات زيارا دادهشدهاست افزايش غلظت و بزرگي ميدان الكتريكي باع كاهش ضخامت دواليهي الكتريكي ميشود در اين مطالعه همچنين نشان دادهشادهاسات كاه تقرياب در معادلاهي افزايش غلظت باع ايجاد خطا در نزديكي ديواره و خصوصا گوشهها شده است و گراديان فشاار مطلاوب باعا افازايش سارعت در پواسون بولتزمن باع نواحي مركزي كانال ميشود اما در نواحي نزديك به ديواره جريان روند نوساني خود را حفظ ميكند كلمات كليدي الكترواسموتيك ميكروكانال مستطيلي ميدان الكتريكي جريان متناوب گراديان فشار
چكيده انگليسي :
91Unsteady Electroosmotic Flow along with Pressure Gradient in Rectangular Microchannel Sara Haddad S haddad@me iut ac ir Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiSupervisor Ebrahim shirani eshirani@cc iut ac irAbstractRecent developments in Micro Electro Mechanical Systems MEMS related areas have increasedthe demand for practical and novel pumping methods How to drive fluid is a hard questionbecause of high pressure drop in micro scale Different methods has been suggested to solve thisproblem among which electroosmotic pump is preferred because of its advantages Utilizingelectroosmotic force for flow generation in microchannels has become popular recently becauseof its reliable operation and control One of the potential applications of MEMS is biological andmedical analysis The cross section of such devices are often close to rectangular shape Also theapplication of alternative current in microfluidic has created many interest In this study hydrodynamic characteristics of Newtonian fluids under combined unsteady electroosmotic andpressure driven flow in rectangular microchannel is analyzed It is assumed that the flow is fullydeveloped and a pressure gradient would also affect the fluid flow inside the channel In mostrelated studies different simplified assumptions are made in order to obtain analytical solutionssuch as the assumption of Debye Huckel linearization But in this study the electrical potentialdistribution in the channel is obtained directly by numerical solution of the non linear Poisson Boltzmann equation without the Debye Huckel approximation The non dimensional governingequations along with the Poisson Boltzmann equation are solved using the Fluent software Thebody force due to the electrical field is included in the momentum equation Both Poisson Boltzmann equation and the body force are added to the software as the user define functions Parametric studies show that as the electric field frequency increases the perturbed flow regionbecomes smaller and the flow at the channel center remains virtually motionless Thisphenomenon is logically anticipated because as the frequency becomes very high the electricfield changes its direction so fast that the flow cannot response fast enough to develop across theentire channel Changing the size of the channel affects both the Electric Double Layer EDL andthe velocity profile moreover it is demonstrated a noticeable corner effect The results revealthat the effect of presence of small favorable pressure gradient is seen at the channel centerwhereas the alternative electrical field affects the flow near the wall By increasing the zetapotential the maximum velocity is increased Even though increasing both the ion concentrationand electric field cause higher body force the electric field has higher efficiently than theconcentration It is because increasing the concentration is accompanied by decrease of the EDLthickness Finally the results are compared with the available analytic and numerical solutionsand it is shown that the approximation of the Poisson Boltzmann equation such as Debye Huckelapproximation results in significant errors specially near the wall KeywordsMicrofluidics Electroosmotic flow Debye Huckel Pressure gradient
استاد راهنما :
ابراهيم شيراني
استاد مشاور :
احمدرضا پيشه ور
استاد داور :
محمدرضا سليم پور، محمدرضا توكلي
