• شماره ركورد
    33722
  • پديد آورنده

    سيد سپهر موسوي

  • عنوان
    مطالعه تجربي و عددي توليد قطره با ايجاد اغتشاش و شكست جت جريان آرام به منظور توليد ميكروكپسول دارويي
  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك
  • سال تحصيل
    1398
  • تاريخ دفاع
    1404/06/12
  • استاد راهنما
    مجيد سياوشي
  • استاد مشاور
    برهان بيگ زاده
  • دانشكده
    مكانيك
  • چكيده
    در اين رساله، يك دستگاه ميكروكپسوله‌ساز مبتني بر روش كنترل شكست جت جريان آرام با اعمال اغتشاشات مصنوعي در مقياس آزمايشگاهي طراحي و ساخته شده است. تمركز اصلي پژوهش بر بخش كنترل و توليد قطرات هم‌اندازه و تنظيم فركانس دستگاه ميكروكپسوله‌ساز مي باشد. پژوهش در سه مرحله اصلي انجام گرفته است. در مرحله نخست، رئولوژي غيرنيوتني در سيالات رقيق‌شونده و تأثير آن بر الگوي شكست جت و تغيير رژيم جريان به‌صورت عددي تحليل گرديد. نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش شاخص رفتار غيرنيوتني به طور محسوسي هندسه ناحيه گردن و جدايي را تغيير مي‌دهد و اين امر باعث كاهش محسوس توليد قطرات ماهواره‌اي مي‌شود. براي مثال، در شرايط We=6 و Oh=0.12، رئولوژي غيرنيوتني موجب كاهش حدود 8 درصدي توليد قطرات ماهواره‌اي مي‌شود. در مرحله دوم، يك روش نوين مبتني بر داده‌هاي شبيه‌سازي عددي و تبديل فوريه گسسته براي شناسايي فركانس بهينه اغتشاش مصنوعي توسعه داده شده است. اين روش، برخلاف مدل‌هاي تحليلي ساده‌شده و آزمايش‌هاي پرهزينه، همزمان دقت بالا و هزينه كمتري دارد. صحت اين روش به‌صورت عددي و تجربي تأييد گرديد. با استفاده از روش ارائه‌شده، اثر پارامترهايي همچون ضخامت نازل و زاويه تماس سيال با نازل بر فركانس بهينه بررسي گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد كه كاهش ضخامت خروجي نازل در شرايط We=6 و Oh=0.219 مي‌تواند تا 70 درصد فركانس بهينه را افزايش دهد. در مرحله سوم، بصورت تجربي به كمك دستگاه ساخته شده پديده شكست جت و تاثير اعمال فركانس مصنوعي بر مشخصات قطرات توليدي بررسي گرديد. نتايج تجربي نشان مي‌دهد كه اعمال اغتشاش مصنوعي با فركانس بهينه موجب كاهش 90 درصدي انحراف معيار قطر قطرات مي‌شود.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/07/07
  • عنوان به انگليسي
    Experimental an‎d Numerical Study of dro‎plet Formation through Controlled Laminar Jet Breakup for Pharmaceutical Microencapsulation
  • تاريخ بهره برداري
    9/3/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سيدسپهر موسوي

  • چكيده به لاتين
    In this dissertation, a laboratory-scale microencapsulation device was designed an‎d fabricated based on the controlled breakup of a laminar jet by applying the artificial disturbances. The primary focus of the research is on the control of dro‎plet formation, the production of monodisperse dro‎plets, an‎d the tuning of the device’s operating frequency. The study was conducted in three main stages. In the first stage, the non-Newtonian rheology of shear-thinning fluids an‎d its influence on jet breakup patterns an‎d flow regime transitions were numerically analyzed. The results indicate that increasing the non-Newtonian behavior index significantly alters the geometry of the necking an‎d detachment regions, which substantially reduces the formation of satellite dro‎plets. For example, under conditions of We = 6 an‎d Oh = 0.12, non-Newtonian rheology reduces satellite dro‎plet generation by approximately 8%. In the second stage, a novel method based on numerical simulation data an‎d discrete Fourier transform (DFT) was developed to identify the optimal frequency of artificial disturbances. Unlike simplified analytical models an‎d costly experimental trials, this method provides both higher accuracy an‎d lower cost. The validity of this approach was confirmed numerically an‎d experimentally. Using this method, the effects of parameters such as nozzle thickness an‎d fluid–nozzle contact angle on the optimal frequency were investigated. Findings show that reducing the nozzle outlet thickness under We = 6 an‎d Oh = 0.219 conditions can increase the optimal frequency by up to 70%. In the third stage, jet breakup an‎d the influence of applying artificial disturbances at the optimal frequency on dro‎plet characteristics were experimentally investigated using the fabricated device. Experimental results reveal that applying artificial disturbances at the optimal frequency reduces the stan‎dard deviation of dro‎plet diameter by 90%.
  • كليدواژه هاي فارسي
    ميكرو قطره , ميكرو كپسول , سيالات غير نيوتوني , كنترل شكست جت , ناپايداري رايلي-پلاتو.
  • كليدواژه هاي لاتين
    Microdro‎plet , Microcapsule , Non-Newtonian fluids , Control of jet breakup , Rayleigh–Plateau instability
  • Author
    Sepehr Mousavi
  • SuperVisor
    Majid siavashi