17884

17884

تحليل جريان سيال در ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك به روش طيفي

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

شهريور ماه 1396

دكتر منصور عليزاده

مكانيك

با گسترش سيستم¬هاي ميكروسيالي در چند دهه اخير، توجه به ميكروپمپ¬ها به عنوان جزئي اصلي از اين سيستم ها افزايش يافته است. بسته به ساختار ، نوع سيال و كاربرد ميكروپمپ، اين ميكروپمپ¬ها به دسته¬هاي مختلفي تقسيم مي¬شوند. يكي از تقسيم بندي هاي عمده ميكروپمپ¬ها، دسته بندي بر اساس شيوه تحريك سيال است، كه باعث ايجاد دو دسته عمده ميكروپمپ¬هاي مكانيكي و ميكروپمپ هاي ديناميكي مي¬شود. در تحريك ديناميكي، سيال بدون استفاده از اجزاي متحرك به حركت در مي¬آيد. يكي از شيوه هاي تحريك ديناميكي سيال استفاده از ميكروپمپ هاي مگنتوهيدروديناميك است. هنگامي كه سيال هادي جريان الكتريكي، در معرض ميدان مغناطيسي اي عمود بر ميدان الكتريكي قرار گيرد؛ نيروي حجمي لورنتز بر سيال وارد مي شود. ميكروپمپ هاي مگنتوهيدروديناميك با استفاده از اين ايده، از نيروي لورنتز جهت پمپاژ سيال هاي هادي جريان الكتريكي استفاده مي كنند. در اين اثر پس از مروري كوتاه بر تاريخچه و ماهيت پديده مگنتوهيدروديناميك، به معادلات حاكم بر جريان سيال در حضور ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي ، و پس از آن به معادلات حاكم بر ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك مي پردازيم. در قسمت بعد با توضيحي مختصر در مورد روش هاي طيفي و توابع متعامد، با بهره گيري از روش طيفي به عنوان روشي موثر با سرعت حل بالا ، معادلات حاكم بر ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك جريان مستقيم و جريان متناوب با دقت بسيار بالا و در زمان هاي كم حل مي شود. پس از آن به بررسي پارامترهاي موثر بر جريان سيال در ميكروپمپ مگنتوهيدروديناميك مي پردازيم. اثرات لغزش ديواره، فواصل ديواره هاي هارتمن و جانبي، ميدان هاي مغناطيسي و الكتريكي در ميكروپمپ هاي جريان مستقيم بررسي مي شود. در ميكروپمپ هاي جريان متناوب، اثرات فركانس و اختلاف فاز ميدان هاي مغناطيسي و الكتريكي بر سرعت سيال و نيروهاي وارده بر سيال، تحليل و ارزيابي مي شود. واژه‌هاي كليدي: ميكروپمپ، مگنتوهيدروديناميك، نيروي لورنتز، روش طيفي، توابع متعامد

1396/07/15

1/1/1900 12:00:00 AM

Development of microfluidic systems in recent decades has increased attention to micropumps as a main core of microfluidic system. Depend on structure, type of fluid and application, micropumps classifies to severl categories. One of the most frequent categories of micropumps is classification based on actuating method that itself forms two major sub-categories of mechanical micropumps and dynamic micropumps. In dynamic micropumps, without using moving parts and due to direct energy transfer, fluid flows. Magnetohydrodynamic micropump is one of the sub-categories of dynamic micropumps. When a conductor fluid is placed in perpendicular magnetic field and electric current, Lorentz volumetric force exerts to fluid. Magnetohydrodynamic micropumps exploit this phenomena to pump fluids. In this thesis, after short review of literature and nature of magnetohydrodynamic phenomena, the focus is on governing electromagnetic equations of conductor fluid in electric and magnetic fields. Then the governing equations of magnetohydrodynamic micropumps are derived accordingly. In the next step, there is a brief explanation about spectral method and orthogonal functions used to solve the magnetohydrodynamic micropump equations. Finally the effects of different parameters on operation of magnetohydrodynamic micropump is considered. Keywords: micropump , magnetohydrodynamic , spectral method , orthogonal functions