16640

14766

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

شانزده، 81ص.: مصور، جدول، نمودار

سعيد مرتضوي

احمدرضا پيشه ور

محمود اشرفي زاده، محمدرضا سليم پور

1400/07/19

كتابنامه

مكانيك

مهندسي مكانيك

1400/07/24

2757075

جريان امولسيون تحت اثر ميدان الكتريكي، كاربردهاي بسياري در وسايل ميكرو سيالي مانند دستگاه هاي آزمايشگاه بر روي تراشه دارد. يك امولسيون از قطرات به وسيله شبيه سازي عددي مورد بررسي قرار گرفته است. از روش اختلاف محدود / تعقيب جبهه، براي شبيه سازي محيط دوفازي استفاده شده است. دو عدد رينولدز در مساله وجود دارد كه بر توزيع قطرات و ميزان جريان داخل كانال تاثيرگذار هستند. عدد رينولدز اول (Re_1) برحسب چگالي سيال و سرعت مشخصه وابسته به قدرت ميدان الكتريكي تعريف مي شود. عدد رينولدز دوم (Re_2) برحسب رسانايي و نفوذپذيري محيط سيال تعريف مي شود. در پژوهش حاضر شبيه سازي ها به صورت دو بعدي انجام شده است. معادله بقاي بار به فرم كامل در روش عددي اعمال شده است. بنابراين، فرض شبه استاتيكي براي معادله بقاي بار وجود ندارد. به ازاي مقادير كوچك Re_2 تغيير شكل و شكل قطرات با تئوري تيلور مطابقت دارد. با اين حال، تغيير شكل قطره به ازاي مقادير بزرگ Re_2 از تئوري منحرف مي‌شود. مشخص شد كه به ازاي مقادير كوچك Re_2 هنگامي كه قطرات به صورت آبليت هستند، قطرات در نواحي نزديك ديواره‌ها تجمع پيدا مي‌كنند. با افزايش Re_1، پيوند بين قطرات قوي‌تر شده و شكستن زنجيره‌ها سخت‌تر مي‌شود. افزايش Re_1 موجب كاهش دبي حقيقي درون كانال مي‌شود. به ازاي مقادير بزرگ براي Re_2، قطرات به شكل پروليت در آمده و زنجيره‌هاي پايداري را درون كانال تشكيل مي‌دهند. با افزايش مقدار Re_2، دبي حقيقي كاهش مي‌يابد. افزايش كپيلاري الكتريكي (C_(a_ϵ ))، موجب افزايش دبي حقيقي جريان مي‌شود.

The flow of emulsions under the action of an electric field has practical applications in microfluidic systems such as lab-on-chip devices. An emulsion of drops under uniform electric field is studied by numerical simulations. finite difference front tracking method is used to simulate the two-phase medium. There are two electric Reynolds numbers in the problem that influence the distributions of drops and the flow rate inside the channel. First Reynolds number (Re_1) can be defined based on the fluid density and a characteristic velocity that depends on the electric field strength. Second Reynolds number (Re_2) is defined based on the conductivity and permittivity of the fluid medium. Two dimensional system has been studied in the present work. The full equation for conservation of charge has been applied in the numerical method. Thus, the assumption of quasi-steady for conservation of charge is relaxed. The drop deformation and shape agree with Taylor’s leaky dielectric theory in the limit of small Re_2 number. However, the drop deformation deviates from the theory at relatively large Re_2 numbers. It is found that emulsions of drops concentrate in the wall regions at small Re_2 numbers where drops have an oblate shape. The bond between drops become strong and it becomes difficult to break fibers when Re_1 number is raised. The increase in Re_1 number reduces the actual flow rate inside the channel. At large Re_2 numbers drops become prolate and form stable fibers across the channel. The actual flow rate also decreases as Re_2 is raised. The increase in electrical capillary number (C_(a_ϵ )) reduces the actual flow rate inside the channel.

سعيد مرتضوي

احمدرضا پيشه ور

محمود اشرفي زاده، محمدرضا سليم پور