پديد آورنده :
خردجو، فرزاد
عنوان :
شبيه سازي عددي پديده ي اختلاط در ميكروميكسر فعال
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
هفده، ۹۴ص.: مصور، جدول، عكس(رنگي)، نمودار
استاد راهنما :
محسن ثقفيان
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
توصيفگر ها :
ميكروميكسر فعال , امواج صوتي , استريمينگ , سرعت هاي نوساني , استروهال , درجه ي اختلاط
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، احمد سوهانكار
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/05/14
چكيده فارسي :
چكيده امروزه با رشد فناوري ساخت و استفاده از ميكروميكسرها در ابعاد گوناگون در صنايع مختلف نظير پزشكي بيوشيمي و صنايع شيميايي رشد چشمگيري يافته و با توجه به مشكالت و هزينههاي ساخت در اين ابعاد شبيه سازي و بهينه نمودن دستگاه قبل از ساخت و آزمايش امري ضكككروري اسكككت با توجه به پايين بودن عدد رينولدز در ميكرو كانالها و آرام بودن جريان تنها مكانيزم اختالط مواد در اين ابعاد پديدهي نفوذ جرمي ميبا شد كوچك بودن ضريب ديفيوژن جرمي مواد بيولوژيكي عمال باعث عدم موفقيت در ك سب نتيجهي مطلوب تو سط اين مكانيزم ميگردد در را ستاي حل م شكل كندي پديدهي پخش به منظور سرعت بخ شيدن به فرآيند اختالط و د ست يافتن به يك مخلوط يكنواخت از نمونهها طرحهاي متعددي تا به امروز ارائه شده ا ست در اين پژوهش دو مكانيزم متفاوت براي بهبود عملكرد ميكروميكروميكسكر در نظر گرفته شكده اسكت در وهلهي اول سكعي بر اين بوده اسكت كه با اسكتفاده از امواج صكوتي و ايجاد جريانهاي ك ك ك ك ك ك چرخشي كاستريمينگ اختالط دو سيال با عدد رينولدز پايين بهبود داده شود براي مدل سازي اثر امواج صوتي بر روي سيال از روش اختالالت جزئي استفاده شده است متأسفانه با وجود تالشهاي فراوان در راستاي حل مسأله فقط بخشي از مسأله حل شده و به نتيجهي مطلوب نهايي د ست يافته ن شده ا ست در رويكرد دوم براي بهبود اختالط در ميكروميك سر از سرعتهاي ورودي نو ساني ا ستفاده شده است در اين پژوهش اثر تغيير پارامترها و اعداد بي بعد متنوعي بر روي بازدهي يا همان درجهي اختالط به صورت عددي مورد بحث و بررسي قرار گرفته است اين پارامترها و اعداد بيبعد عبارتند از عدد استروهال ك St نسبت دامنهي جريان پالسي به سرعت پايه ك عدد رينولدز ك Re طول كانال اختالط بي بعد شكده توسكط پهناي كانال ك و اختالف فاز بين جريان هاي وردي ك نتايج به دسكت ك ك ك آمده نشككان داد كه بازدهي اختالط در طول كانال اختالط دچار نوسككانات مكاني شككده و در زاويهي فاز 43۷ نوسككانات مكاني درجهي اختالط به ازاي مقادير مختلف عدد استروهال نسبت به ساير زواياي فاز بسيار كمتر است عالوه بر اين ميتوان گفت كه تغييرات دامنه و و Re مشككخص درجهي اختالط در فركانس جريان پالسككي بيشككترين اثر را بر روي بهبود درجهي اختالط دارد همچنين به ازاي هر يك مقدار مشخص از عدد استروهال به حد اكثر مقدار خود رسيده و به ازاي مقادير بيشتر يا كمتر از آن بازدهي اختالط كاهش مييابد به عنوان مثال براي 4۷ عدد اسككتروهال بهينه برابر با 2 بوده و بازدهي اختالط در طولي معادل با ده برابر پهناي كانال به ۳۱ 4 ميرسد كه مقدار قابل قبولي است افزايش نسبت دامنهي جريان پالسي به سرعت پايه نيز همواره موجب بهبود درجهي اختالط ميگردد عالوه بر اين بازدهي اختالط متو سط گيري شده در يك دورهي تناوب در حالت شبه پايا با حركت در را ستاي كانال افزايش مييابد طبق نتايج به دست آمده بهترين حالت براي جريانهاي ورودي استفاده از اختالف فاز 4۳ بين دو سرعت ورودي است چرا كه در اين زاويهي فاز درجهي اختالط به د ست آمده ن سبت به ساير زوايا ب سيار بي شتر ا ست عالوه بر اين به منظور جلوگيري از تغيير ساير اعداد بيبعد عدد رينولدز فقط با تغيير ويسكككوزيتهي ديناميكي سككيال بين 2 4 و 442 تغيير داده شككده اسككت نتايج حاكي از جزئي بودن تأثير تغيير عدد رينولدز بر روي بازدهي اختالط را دارد علت اين امر اين اسككت كه پروفيلهاي سككرعت با تغيير عدد رينولدز در داخل كانال اختالط تغييركردهاند اما سككرعت متوسككط همچنان ثابت بوده و تغيير نكرده و در نتيجه متعاقبا عدد پكلت ك Pe نيز تغيير نكرده و به ازاي تمامي اعداد رينولدز ثابت باقي مانده است كلمات كليدي ميكروميكسر فعال امواج صوتي استريمينگ سرعتهاي نوساني استروهال درجهي اختالط
چكيده انگليسي :
۳۹ 33 D Ahmed X Mao B K Juluri and T J Huang A fast microfluidic mixer based on acoustically driven sidewall trapped microbubbles Microfluidics and nanofluidics vol 7 no 5 p 727 2009 34 Q Zeng et al Milliseconds mixing in microfluidic channel using focused surface acoustic wave Sensors and Actuators B Chemical vol 160 no 1 pp 1552 1556 2011 35 M C Jo and R Guldiken Dual surface acoustic wave based active mixing in a microfluidic channel Sensors and Actuators A Physical vol 196 pp 1 7 2013 36 N Nama P H Huang T J Huang and F Costanzo Investigation of micromixing by acoustically oscillated sharp edges Biomicrofluidics vol 10 no 2 p 024124 2016 37 M F Hamilton Y A Ilinskii and E A Zabolotskaya Acoustic streaming generated by standing waves in two dimensional channels of arbitrary width The Journal of the Acoustical Society of America vol 113 no 1 pp 153 160 2003 38 M Volpert C Meinhart I Mezic and M Dahleh An actively controlled micromixer in APS Division of Fluid Dynamics Meeting Abstracts 1999 39 C C Cho A combined active passive scheme for enhancing the mixing efficiency of microfluidic devices Chemical Engineering Science vol 63 no 12 pp 3081 3087 2008 40 S Baheri Islami and S Ahmadi Numerical investigation on the effect of various geometries on mixing efficiency of passive micromixers with oscillatory inlet velocities Modares Mechanical Engineering vol 14 no 7 pp 27 34 2014 41 M Karami M Jarrahi E Shirani and H Peerhossaini Mixing Enhancement in a Chaotic Micromixer Using Pulsating Flow in ASME 2014 4th Joint US European Fluids Engineering Division Summer Meeting collocated with the ASME 2014 12th International Conference on Nanochannels Microchannels and Minichannels 2014 pp V01BT14A007 V01BT14A007 American Society of Mechanical Engineers 42 A Afzal and K Y Kim Convergent divergent micromixer coupled with pulsatile flow Sensors and Actuators B Chemical vol 211 pp 198 205 2015 43 A Afzal and K Y Kim Optimization of pulsatile flow and geometry of a convergent divergent micromixer Chemical Engineering Journal vol 281 pp 134 143 2015 44 I Glasgow and N Aubry Enhancement of microfluidic mixing using time pulsing Lab on a Chip vol 3 no 2 pp 114 120 2003 45 I Glasgow S Lieber and N Aubry Parameters influencing pulsed flow mixing in microchannels Analytical chemistry vol 76 no 16 pp 4825 4832 2004 46 A Goullet I Glasgow and N Aubry Dynamics of microfluidic mixing using time pulsing Discrete Cont Dyn Syst Suppl pp 327 336 2005 47 A Goullet I Glasgow and N Aubry Effects of microchannel geometry on pulsed flow mixing Mechanics Research Communications vol 33 no 5 pp 739 746 2006 48 Y Ma et al An unsteady microfluidic T form mixer perturbed by hydrodynamic pressure Journal of Micromechanics and Microengineering vol 18 no 4 p 045015 2008 94 مؤمن ن سب ف شبيه سازي دو بعدي جدا سازي سلولهاي سرطاني گرد شي به كمك امواج صوتي ۷۹۳۵ دانشكدهي مكانيك دانشگاه صنعتي اصفهان پايان نامه
استاد راهنما :
محسن ثقفيان
استاد مشاور :
ابراهيم شيراني
استاد داور :
مهدي نيلي احمدآبادي، احمد سوهانكار
