پديد آورنده :
نادري، صادق
عنوان :
واكاوي سيستم نوين جداساز تركيبي آكوستوفورز و مركز گريز
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده، 124.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
حميدرضا ميردامادي
توصيفگر ها :
آكوستوفورز , مركز گريز , جداساز , آكوستيك , موج ايستان , نيروي تشعشع , سيال گرانرو
استاد داور :
رضا تيكني، محمد دانش
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/05/09
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/05/12
چكيده فارسي :
چکیده فرايندهای جداسازی از تفاوتهای ويژگیهای فیزيکی و يا شیمیايی ذرهها برای جدا کردن آنها از يکديگر استفاده میکنند اين فرايندها بر پايهی عملکرد بر اساس اين تفاوتها و شیوهی استفاده از آنها برای جداسازی تقسیمبندی میشوند از میان روشهای موجود آکوستوفورز بهعنوان روشی که توانايی جداسازی ذرهها و ياختهها را بیتوجه به فلز و يا نافلز بودن ذرهها دارد و نیازی به استفاده از مادههای افزودنی و يا تماس با ذرهها و ياختهها و درنتیجه تخريب آنها ندارد و قابلیت استفاده در فضاهای بسیار کوچک و ريزدستگاهها را دارد بسیار مورد توجه پژوهشگران زمینههای زيستشناسی و مهندسی پزشکی قرار گرفته است آکوستوفورز از دو قسمت آکوستو بهعنوان روشی که در آن از موجهای صوتی برای جابهجايی و شناورسازی ذرهها استفاده میشود و فورز به معنی جابهجايی تشکیل شده است به ذرههايی که در معرض موجهای آکوستیکی ايستان قرار دارند به دلیل تفاوت در ويژگیهای آکوستیکی با سیال میزبان نیروی تشعشع آکوستیکی وارد میشود روانه شدن آکوستیکی يک پديدهی گردابهای میانگین زمانی است که در دستگاههای آکوستیک سیال به کمک پرتوهای آکوستیکی در يک سیال گرانرو در نزديکی مرزهای جامد همچون ديوارهها پديد میآيد به ذرههای موجود در میدان روانه شدن آکوستیکی نیروی پسای برآمده از اين جريان وارد میشود مدلسازی عددی مسالهی آکوستوفورز در دهههای پیشین بسیار چالشبرانگیز بوده است حل عددی مسالهی آکوستوفورز سهبعدی در روشهای حل مستقیم معادلهها هزينهی محاسباتی بسیار زيادی دارد در اين پژوهش مسالهی آکوستوفورز به شکل عددی مدلسازی میشود و میدانهای تقريب با فرآشفتگی مرتبهی اول آکوستیک و میدانهای روانه شدن حل و واکاوی میشوند نیروهای وارد بر ذره نیروی تشعشع آکوستیکی و نیروی پسای برآمده از روانه شدن محاسبه میشوند و با استفاده از آنها حرکت ذرهها در ريزگذرگاه رديابی میشود از دو روش تنش رينولدز RSM و سرعت حدی LVM برای مدلسازی دوبعدی مسالهی آکوستوفورز استفاده شده است نتیجههای بهدست آمده از اين دو روش با يکديگر مقايسه و با نتیجههای پیشین بهدست آمده توسط ديگر پژوهشگران راستیآزمايی شدهاند LVM به دلیل حجم محاسباتی بسیار کمتر نسبت به RSM بهعنوان تنها روش برای مدلسازی سهبعدی انتخاب شده است نتايج حل مدل سهبعدی برای حالتی که ريزگذرگاه در مکان ثابتی قرار دارد با نتايج حل دوبعدی مقايسه شده و درستی آنها تايید شده است در پايان اثر چرخش ريزگذرگاه بر جابهجايی ذرههای درون آن در مدل سهبعدی بررسی میشود در حالت چرخش ريزگذرگاه نیروی گريز از مرکز و نیروی پسای سیال در حالت تعادلی به نیروهای تشعشع آکوستیکی و پسای برآمده از روانه شدن افزوده میشوند با استفاده از چرخش میتوان ذرههای با اندازهی شعاع بزرگتر را از ذرههای با اندازهی شعاع کوچکتر جدا نمود اين جداسازی به دلیل کمتر زير اثر نیروی تشعشع قرار گرفتن ذرههای کوچک بهدست میآيد ذرههای بزرگ به دلیل چیره بودن نیروی تشعشع بر آنها به سمت گرهی فشار حرکت میکنند درحالیکه ذرههای کوچکتر زير اثر نیروی مرکزگريز و پسای برآمده از حالت تعادلی و روانه شدن آکوستیکی قرار میگیرند و به سمت ديوارههای کناری ريزگذرگاه حرکت میکنند کلمات کلیدی آکوستوفورز مرکزگريز جداساز آکوستیک موج ايستان نیروی تشعشع سیال گرانرو
چكيده انگليسي :
125 Analysis of novel hybrid acoustophoresis centrifugal separating system Sadegh Naderi Department of Mechanical Engineering Date of Submission July 3 2019 Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language PersianSupervisor Hamid Reza MirdamadiAbstract Separation processes exploit differences in the physical or chemical properties of the particles toseparate them from each other These processes are classified according to the different properties of particlesthey exploit and the method that they use for separation Among available techniques acoustophoresis isconsidered as a method that can separate particles and cells regardless of being metal or non metal There isno need to use additive substances in this technique and being a non contact method acoustophoresis is ableto manipulate living cells without any malicious effects on them Miniaturizing is another advantage of thismethod Acoustophoresis is made of two parts acousto as a method which uses sound waves to cause themovement and levitation of particles and cells and phoresis meaning migration Particles that are exposedto an acoustic standing wave experience acoustic radiation forces due to their differences in their acousticproperties with the host fluid Acoustic streaming is a vortical time averaged phenomenon in acoustofluidicdevices that arises due to the acoustic waves in a viscous fluid near solid boundaries e g walls Particleswhich are present in a streaming field experience drag forces due to this flow Numerical modeling ofacoustophoresis problems has been very challenging in the last decades Numerical modeling of the 3Dacoustophoresis problem with direct solving of the governing equations uses high computational costs In thisresearch acoustophoresis problem is numerically modeled and 1st order acoustic fields and 2nd orderstreaming fields are solved and analyzed Forces acting on the particles consisting of radiation force and dragforce due to the streaming field are calculated and particles are traced fin the microchannel Reynolds StressMethod RSM and Limiting Velocity Method LVM are separately used to model the 2D acoustophoresisproblem The results obtained from these methods are compared with each other and verified with the resultsfrom other researchers LVM is used to model the 3D problem due to its low computational costs comparedto the RSM Results of numerical solution of 3D fixed microchannel model are compared with 2D results andtheir validation is confirmed Finally the effect of rotation of the microchannel on the displacement of theparticles is studied Centrifugal and drag forces stemmed from the equilibrium state of the fluid are added tothe radiation and drag forces stemmed from the acoustic streaming By using rotation one can separateparticles with larger radiuses from the ones with smaller radiuses This separation can be achieved as theparticles with a small radius experience smaller radiation forces Large particles move towards the pressurenode whereas small particles are affected by centrifugal and drag forces stemmed from acoustic streamingand equilibrium state of the fluid and move towards the sidewalls of the microchannel Keywords Acoustophoresis Centrifugal Separator Acoustic Standing Wave Radiation Force Viscous Fluid
استاد راهنما :
حميدرضا ميردامادي
استاد داور :
رضا تيكني، محمد دانش