7734

بررسي مكانيزم حركتي يك ميكروشناگر در سيال غيرنيوتوني و محدوده عدد رينولدز پايين

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1400

دكتر مجيد رجبي

1400/12/21

مهندسي مكانيك

Investigation of Swimming Mechanism of a Micro Swimmer Submerged in Non-Newtonian Fluid in Low Reynolds Numbers

ميكروشناگرها تحولي جديد در صنعت ميكرورباتها هستند كه در آينده اي نزديك به لطف پيشرفت¬هاي چشم¬گير در زمينه ساخت در ابعاد ميكروسكوپي مي¬تواند در حوزه زيست¬پزشكي و صنعتي بسيار كاربردي باشد. اين ميكرومكانيزم¬ها از ظرفيت زيادي در زمينه پزشكي از جمله نمونه گيري از سلول هاي سرطاني و دارو رساني دقيق برخوردار بوده و كاربردهاي صنعتي از جمله بازرسي خطوط لوله ويا مخازن پر شده از سيال با ويسكوزيته بالا دارند. علي¬رغم پيشرفت¬هاي گسترده در زمينه ساخت مكانيزم¬ها در ابعاد ميكروسكوپي همچنان چالشهاي زيادي براي اينگونه ميكروشناگر ها از جمله چگونگي تحريك، مكانيزم حركتي بهينه و كنترل وجود دارد. در اين رساله سعي شده است با توجه به اهميت موضوع و در راستاي كاربردهاي موجود، به طراحي و شبيه¬سازي ميكروشناگر با قابليت حركت در شرايط رينولدز بسيار پايين تر از يك در سيال غير¬نيوتوني و با الهام از حركت ميكرو¬ارگانيسم¬هاي طبيعي بپردازيم و چالش اصلي يعني طراحي بهينه مورد بررسي قرارداده شود. به همين خاطر در اين رساله مكانيزمي متشكل از دو كره با ابعاد مختلف كه به كمك يك ميله به يك ديگر متصل شده¬اند و قابليت حركت در راستاي اين ميله را دارند مورد بررسي قرار¬گرفته است. مكانيزم رفت و برگشتي و غير متقارن زماني كره ها در راستاي ميله اتصال دهنده آن ها ميكروشناگر را قادر به حركت مستقيم¬الخط مي¬كند. جهت مدلسازي ديناميكي و تحليل رفتار شناگر و سيال، معادلات حاكم بر حركت شناگر و محيط سيال از حل همزمان معادلات حاكم بر برهم¬كنش سيال و سازه به كمك روش هاي المان محدود و با به كار¬گيري نرم افزار كامسول، استفاده شده است. سپس به منظور صحت سنجي نتايج حاصل با داده هاي تجربي و تئوري مقايسه گرديد. درمرحله بعد تاثير پارامترهاي مرتبط به هندسه، تحريك و خواص سيال بر سرعت ميكروشناگر مورد بررسي قرار¬گرفت. سپس تاثير حركت ميكروشناگر بر ديواره رگ هاي خوني بررسي شد.

ميكروشناگر , ميكروربات , ميكروارگانيزم , رينولدز پايين , سيال غيرنيوتوني , برهمكنش سيال و سازه , روش المان محدود , نرم افزار كامسول , Micro swimmer , Micro robot , Microorganism , Low Reynolds number , Non-Newtonian fluid , Fluid-structure interaction , Finite element method