توصيفگر ها :
جريان الكترواسموتيك , سيال ويسكوالاستيك , عدد هارتمن بحراني , عدد الاستيسيته , ميدان الكتريكي عرضي
چكيده فارسي :
در اين پژوهش جريان الكترواسموتيك دوبعدي سيالات ويسكوالاستيك مدل PTT خطي تحت تأثير ميدان الكتريكي و مغناطيسي عرضي به‌منظور بررسي عوامل مؤثر بر دبي جريان به‌منظور بررسي وجود و يا عدم وجود عددي تحت عنوان عدد هارتمن بحراني(〖Ha〗_cr) كه در آن دبي بيشينه است، براي سيالات ويسكوالاستيك بررسي‌شده است. معادلات بقاي جرم و ممنتوم كوشي با در نظر گرفتن شرط عدم لغزش براي ديواره¬ها و شرط فشار ثابت براي ورودي و خروجي به صورت گذرا حل‌شده‌اند.
با توجه به افزايش روزافزون اهميت استفاده از تجهيزات مراقبت در محل در بسياري از زمينه¬ها و به‌خصوص در زمينه پزشكي همچون دارورساني و تشخيص بيماري و يا پيش¬بيني وقوع مشكلات جسمي، بسياري از پژوهش¬ها در رشته¬هاي متفاوت به بهينه¬سازي و ايجاد اين نوع از تجهيزات مي‌پردازند. با توجه به اينكه برخي از سيالات مورداستفاده در دستگاه¬هاي ريزسيال رفتار سيال نيوتني ندارند و با توجه به اهميت دستيابي به جريان¬هاي سيال مناسب در اين تجهيزات، لذا بررسي جريان سيالات غيرنيوتني در ابعاد ميكرو و نانو و ارائه شيوه¬هايي كه جريان بهينه ايجاد مي¬كنند بسيار حائز اهميت است. هدف اوليه اين پژوهش بررسي وجود عدد هارتمن بحراني براي سيال ويسكوالاستيك موردمطالعه بود. با افزايش دادن عدد هارتمن تا يك مقدار معين دبي جريان سيال افزايش مي¬يابد و پس‌ازآن در اثر افزايش عدد هارتمن، دبي دچار كاهش مي¬شود كه اين مقدار معين عدد هارتمن بحراني ناميده مي¬شود. يكي از دلايل اصلي استفاده از ميدان¬هاي خارجي براي ايجاد جريان، بهينه بودن و قابل‌كنترل بودن جريان¬هاي سيال ناشي از اعمال ميدان¬هاي خارجي در قياس با روش¬هاي سنتي ايجاد جريان سيال همچون اعمال گراديان فشار ابتدا و انتهاي ميكروكانال مي¬باشد. نتايج حاصل از اين شبيه¬سازي نشان مي¬دهد كه همچون سيالات نيوتني براي سيال ويسكوالاستيك موردبررسي نيز مقداري از عدد هارتمن وجود دارد كه دبي جريان در آن بيشينه است. در گام بعدي تأثير پارامترهاي مختلف بر مقدار عدد هارتمن بحراني موردمطالعه قرار گرفت. پارامترهايي كه تأثير آن-ها بر عدد هارتمن بحراني بررسي گرديدند، پارامترهاي ميدان الكتريكي عرضي بدون بعد(S)، گراديان فشار بي¬بعد(Ω) و عدد الاستيسيته(El) بودند. در بررسي تأثير تغييرات ميدان الكتريكي عرضي مشخص شد كه برخلاف سيالات نيوتني كه در آن براي اعداد S≥100 عدد هارتمن بحراني تقريباً مقداري ثابت است براي سيال ويسكوالاستيك در عدد الاستيسيته El=25 براي مقادير ميدان الكتريكي عرضي S≥50 عدد هارتمن بحراني كاهش مي¬يابد اما مشاهده مي¬شود با افزايش عدد الاستيسيته كه منجر به افزايش تأثير نيروهاي الاستيك در مقايسه با نيروهاي لزج مي¬شود، سرعت متوسط جريان افزايش يافته و درنتيجه سير نزولي عدد هارتمن با تغييرات ميدان الكتريكي عرضي در مقادير كمتر ميدان الكتريكي عرضي رخ مي¬دهد. در رابطه با مقادير كوچك ميدان الكتريكي عرضي S<1 نيز مشاهده مي¬شود كه همچون سيال نيوتني تغييرات عدد هارتمن بحراني برحسب ميدان الكتريكي عرضي به‌صورت خطي افزايش مي¬يابد. همچنين مشاهده مي¬شود كه عدد هارتمن بحراني با افزايش گراديان فشار بدون بعد كاهش مي¬يابد و رابطه¬اي معكوس دارند. روند تغييرات عدد هارتمن بحراني با عدد الاستيسيته بدين‌صورت است كه با افزايش عدد الاستيسيته عدد هارتمن بحراني كاهش پيدا مي¬كند. فرم پروفيل سرعت مربوط به جريان سيال نيوتني در راستاي طولي حالت سهمي شكل داشت كه با بررسي سيال ويسكوالاستيك مدل LPTT در پژوهش حاضر مشاهده شد كه فرم پروفيل سرعت اين سيال نيز مشابه سيال نيوتني است.
چكيده انگليسي :
In this study, the 2D electroosmotic flow of linear PTT model viscoelastic fluids was investigated under the Transverse Electric and Transverse Magnetic fields to examine the effective parameters on the flow rate or the existence or absence of a critical Hartmann number (〖Ha〗_Cr) where the flow rate is maximum. The Cauchy mass and momentum conservation equations have been solved in the time dependent, non-slip, and constant pressure in the inlet and outlet conditions.
Due to the growing significance of Point of care equipment in various fields (e.g., medicine such as drug delivery and disorder diagnosis), several studies in various fields are optimal have been conducted to optimize and manufacture these types of equipment. Considering that some fluids microfluidic devices do not behave as Newtonian fluids and the significance of acquiring proper fluid flows in these types of equipment; therefore, studying the flow of non-Newtonian fluids in micro-and nano-channels and proposing methods that create optimal flows is essential. The primary objective of the present study was to examine the existence of the investigated viscoelastic fluid. The increase to a specific value increases the fluid flow rate. Afterward, as the increases, the flow rate decreases, which is called the. The major reasons for employing external fields were the optimality and controllability of fluid flows rate compared to traditional methods such as applying pressure gradient at the inlet and outlet of the microchannel. The results indicated that for the viscoelastic fluid of this study, there is a, in which the flow rate is maximum like Newtonian fluids. In the next phase, the effects of various parameters were investigated. In this study, the effects of dimensionless transverse electric field (S), dimensionless pressure gradient (Ω), and elasticity number (El) were investigated on the Hartmann number. It was indicated that unlike Newtonian fluids, where the is approximately constant for S≥100, decreases at the El=25, for the S≥50 in viscoelastic fluids. However, it was observed that the increase in the El number (an increase of elastic forces compared to viscose forces) increases the average flow velocity and as a result, the decreases with variations in the transverse electric field at lower values. Moreover, in low field transverse electric S <1, it was observed that the variations in terms of transverse electric field increase are linear like Newtonian fluid. It was also observed that the critical decreases with increasing dimensionless pressure gradient and is inversely related. Moreover, by increasing El, decreases. The velocity profile of the Newtonian fluid flow was parabolic in the longitudinal direction. By examining the LPTT model viscoelastic fluid in this study, it was observed that the velocity profile of this fluid is similar to the Newtonian fluid.
