8946

شبيه‌سازي فرايند مخلوط سازي در كانال‌هاي ميكرو سيالي در سيستم‌هاي گريز از مركز

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1402

استاد مهدي نويدبخش

استاد زينب پورانصار

1402/11/14

مكانيك

Simulation of mixing process in microfluidic channel in Centrifugal force based micromixer

ميكروسيال دوراني يك زيرشاخه از ميكروسيالات است. يك دستگاه در مقياس كوچك است كه براي مخلوط كردن مايعات يا گازها در مقادير بسيار كم استفاده مي‌شود. اين دستگاه‌ها معمولاً در فناوري ميكروفلوئيديك كه با كنترل دقيق جريان‌هاي كوچك مايع يا گاز سروكار دارد، به كار مي‌روند. ميكروميكسرها دستگاه‌هايي هستند كه براي اختلاط و واكنش دادن جريان‌هاي مايع با حجم بسيار اندك در مقياس ميكرومتري به كار مي‌روند. در ميكروسيال دوراني با استفاده از نيروي گريز از مركز و نيروي كوريوليس، سيال در سيستم‌هاي ديسك دوار حركت مي‌كند. اين سيستم‌ها امكان انواع فعاليت‌ها و عمليات متنوع مانند انجام تجزيه‌وتحليل شيميايي و بيولوژيكي را فراهم مي‌كند. فرايند مخلوط سازي يكي از مهم‌ترين عمليات در اين سيستم‌ها است كه هدف آن رسيدن به يك تركيب يكنواخت و همگن دو سيال است كه در صنايع مختلف پزشكي و داروسازي و... كاربرد فراوان دارد. در اين نوع ميكروميكسرها روي سيستم‌هاي گريز از مركز ميزان مخلوط سازي به نيروي گريز از مركز، نيروي كوريوليس و سرعت چرخش ديسك وابسته است. در ميكروميكسرهاي منفعل دو سيال بر اساس ضريب نفوذ و نفوذ مولكولي با يكديگر تركيب مي‌شوند و تركيب دو سيال به هندسه وابسته است. در اين فرايند جريان سيال آرام بوده است و نفوذ مولكولي فرايند ذاتاً آهسته‌ است بنابراين هرچه طول مسير اختلاط بيشتر باشد پديده‌ي مخلوط سازي بهتر انجام مي‌شود. در اين پروژه شبيه‌سازي ميكروميكسر با الگوي تناوبي موج مربعي بر روي ديسك گريز از مركز با نرم‌افزار كامسول موردبررسي قرارگرفته شده است و تأثير پارامترهاي مختلف‌ هندسي بر ميزان مخلوط سازي دو سيال موردبررسي قرارگرفته شده است و درنهايت به اين نتيجه رسيديم كه افزايش طول كانال در ميكروميكسر بيشترين تأثير را در اختلاط دو سيال دارد و بعدازآن عرض كانال باعث بهبود اختلاط شده است، اين در صورتي است كه افزايش تعداد تكرار الگوي تناوبي موج مربعي و ارتفاع كانال باعث كاهش روند اختلاط شده‌اند و تأثيري منفي در فرايند مخلوط سازي داشته است.

ميكروميكسر گريز از مركز، سيستم‌هاي گريز از مركز، فرايند مخلوط سازي، شبيه‌سازي، نرم‌افزاركامسول