12377

12377

بهبود عملكرد ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك به روش عددي

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

آبان 1392

آبان 1392

دكتر شهرام درخشان

چكيده اخيراً تحقيق و توسعه¬ي سيستم¬هاي ميكروسيالي در سراسر جهان در حال انجام است. در سيستم ميكروسيالي، به منظور انتقال نمونه¬ها و معرف¬ها براي تجزيه و تحليل شيميايي و بيولوژيكي از نقطه¬اي به نقطه¬ي ديگر، عمل پمپاژ مورد نياز است. ميكروپمپ‌ها معمول¬ترين اجزاي به¬كار گرفته شده در سيستم¬هاي ميكروسيالي هستند. ميكروپمپ‌هاي مگنتوهيدروديناميك (MHD) به¬وسيله¬ي نيروي حجمي توليد شده توسط عكس العمل بين جريان الكتريكي و يك ميدان مغناطيسي عمودي كه از طريق يك محلول الكتروليتي انتقال مي¬يابد، عمل مي¬كنند. اين نيروي حجمي كه نيروي لورنتز ناميده مي¬شود، يون¬هاي باردار شده و توده¬ي سيال را عمود بر صفحه¬ي تشكيل شده توسط ميدان¬هاي الكتريكي و مغناطيسي متعامد حركت مي¬دهد. در اين كار، يك مدل سه¬بعدي به منظور بررسي جريان سيال در يك ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك توسعه يافته است. معادلات به صورت عددي با استفاده از روش حجم محدود و الگوريتم سيمپل حل شده¬اند. بر اساس حل چارچوب عددي توسعه يافته، در اين مطالعه به تحليل عملكرد ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك پرداخته شده است. به همين منظور، يك ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك كه در سال 2000 ساخته شده بود، شبيه-سازي شد. اين ميكروپمپ داراي ميكروكانالي با طول 20 ميليمتر، عرض 800 ميكرومتر، ارتفاع 380 ميكرومتر و الكترودي با طول4 ميليمتر بود. شار مغناطيسي اعمال شده 13 ميلي¬تسلا و جريان الكتريكي براي محلول¬هاي مختلف متفاوت بود (mA140-10). نتايج نشان مي¬دهد كه شدت ميدان مغناطيسي، جريان الكتريكي و ابعاد هندسي بر عملكرد ميكروپمپ¬هاي مگنتوهيدروديناميك تاثيرگذار است. با افزايش شار مغناطيسي و جريان الكتريكي مقدار سرعت متوسط افزايش مي¬يابد. افزايش طول الكترود تاًثيري بر سرعت متوسط جريان ندارد اما كاهش طول كانال سبب افزايش آن مي¬گردد. همچنين مشاهده شد كه با افزايش عمق كانال سرعت متوسط جريان ابتدا افزايش و سپس كاهش مي¬يابد و در عمق تقريباً 800-700 ميكرومتر بيشترين سرعت متوسط مشاهده شد. با افزايش عرض كانال نيز تا مقدار 2500-2000 ميكرومتر سرعت افزايش يافته ولي در مقادير بيشتر از آن تغييري در مقادير سرعت حاصل نمي¬شود.