26699

مطالعه عددي تاثير انتقال حرارت بر ديناميك تشكيل قطره در جريان دوفازي ميكروكانال تي-شكل با استفاده از روش شبكه بولتزمن

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك-تبديل انرژي

1397

1401/1/31

دكتر حسينعلي‌پور-دكتر آسيايي

مهندسي مكانيك

در سال هاي اخير، تو:يد وكنترل قطره در بسترهاي ميكروسياالتي اهميت بسياري پيدا كرده است. قطره ميتواند به عنوان محصورساز مورد استفاده قرارگيرد. قطرههاي ريزسياالتي ميتوانند نقش ميكرورآكتور را ايفا نمايند. گرمادهي به قطره در هنگام تشكيل آن ميتواند بر مشخصات قطره و همچنين جزء داخل قطره تاثير گذار باشد. در اين مطا:عه از روش مزوسكوپيك شبكه بو:تزمن با مدل دوفازي انرژي آزاد براي شبيه سازي پديده تشكيل قطره در يك هندسه تي-شكل و اثرات توزيع دما بر آن استفاده شده است. در هندسه تي-شكل فاز گسسته به صورت عمود بر فاز پيوسته وارد كانال اصلي ميشود. در شبيهسازيهاي انجام شده اثر پارامتر هاي ديناميكي تشكيل قطره در عدد موئينگي ثابت و رژيم تشكيل قطرهي فشردگي مطا:عه شدهاند. در اين رژيم تجميع سيال پيوسته پشت سيال گسسته و فشار حاصله از عوامل مهم در تشكيل قطره ميباشد. كشش سطحي تاثيرگذارترين عامل در فرآيند تشكيل قطره بوده و تغييرات آن باعث ايجاد نيرويي بنام نيروي مارانگوني ميشود. جهت اين نيرو بستگي به رفتار كشش سطحي با تغييرات دما دارد. با تغيير كشش سطحي از طريق اعمال گراديان دما اثر مارانگوني ايجاد و عدد مارانگوني معرف وجود اين اثر است. در رسا:ه حاضر با ايجاد دماهاي مشخص در محل جدايش فاز گسسته و در اعداد مارانگوني ثابت نسبت به مطا:عه اثرات توزيع دما بر فرآيند تو:يد قطره اقدام شده است. نتايج حاصل از شبيهسازيهاي صورت گرفته نشان داده، افزايش دما منجر با تاخير در تشكيل قطره، تو:يد قطره بزرگتر و افزايش فاصلهي بين دو قطره متوا:ي ميگردد. اين رفتار بد:يل افزايش تغيير در كشش سطحي در اثر افزايش دما ميباشد. افزايش عدد مارانگوني و دماي ديوارهي پاييني سبب بزرگتر شدن قطره و فاصلهي بين دو قطره متوا:ي ميشود. در بخش ديگري از اين مطا:عه اثر تغييرات نسبت دبي بر روي پارامتر هاي ديناميكي تشكيل قطره بررسي شده است. نتايج حاكي از آن است كه در دبي بيشتر اثرات مارانگوني بر اندازهي قطره بيشتر شده و با افزايش نسبت دبي قطرههاي تو:يدي بزرگتر و زمان تشكيل آنها كمتر خواهد شد.

1401/04/01

Numerical study the effect of heat transfer on the dynamics of droplet formation in tow phase flow on T-junction microchannel by using lattice boltzman method

4/20/2023 12:00:00 AM

Heating the droplet during formation can manipulate the properties of droplet and it can be used as a micro-reactor. For this subject the mesoscopic scale Lattice Boltzmann method (LBM) at T-junction geometry was used to simulate droplet formation. droplet generates after breaking up the interface in which interface tension as a major parameter can change drastically. If the interface tension changes by heating, Marangoni force will be arise because the force intensity is denoted by Marangoni number. The effect of Marangoni force on squeezing droplet formation regime at constant capillary number will be discussed. Temperature distribution effect in place of break up for droplet generation has been studied at a constant capillary number. By increasing the wall temperature and considering the positive rate of change of interfacial tension with temperature, the droplet size would be bigger and generated later and also the distance between droplets would be increased. Also, if the Marangoni number increase, the rate of interfacial tension variation will be increased and the droplet would be more thermally controlled. Finally, other flow rate ratios and Marangoni numbers have been investigated.

ريزسيالات , تشكيل قطره , اثرگذاري حرارتي , اثرمارانگوني , روش شبكه بو:تزمن

microfluidics, , droplet formation, , Thermal droplet manipulation , Marangoni effect , Lattice boltzman method

MohammadHasan Yazdanpanah

Dr.Seyed Mostafa Hosseinalipour