• شماره ركورد
    33435
  • پديد آورنده

    فرزاد فرهت فرد

  • عنوان
    شبيه سازي عددي فرايند توليد قطره به روش جريان متمركز كننده
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك-تبديل انرژي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/2/21
  • استاد راهنما
    آقاي دكتر مجيد سياوشي
  • استاد مشاور
    آقاي دكتر مجيد سياوشي
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    روش جريان متمركز يكي از تكنيك‌هاي پيشرفته براي توليد قطرات در مقياس كوچك است كه كاربرد گسترده‌اي در سيستم‌هاي ميكروفلوئيديك دارد. اين پژوهش با سه هدف اصلي انجام شد: نخست، كنترل شكست جت مايع از طريق اعمال اغتشاشات مصنوعي در روش جريان متمركز به‌منظور توليد قطرات يكنواخت؛ دوم، ارائه روشي نوين براي محاسبه فركانس بهينه اغتشاشات مصنوعي با بهره‌گيري از شبيه‌سازي عددي و تبديل فوريه گسسته (DFT)؛ و سوم، بررسي تأثير پارامترهاي كليدي، مانند هندسه دستگاه و نوع گاز متمركزكننده، بر فركانس بهينه. شبيه‌سازي‌ها با استفاده از مدل حجم سيال (VOF) در نرم‌افزار ANSYS FLUENT انجام شده‌اند. نتايج نشان داد كه اين روش امكان توليد قطرات در مقياس ميكرومتري را با دقت بالا فراهم مي‌كند. اعمال اغتشاشات در فركانس بهينه، انحراف معيار قطر بدون بعد قطرات را از 0.08 (بدون اغتشاش) به 0.023 (در حالت بهينه) كاهش داد. بررسي‌ها در بازه عدد وبر (We) بين 697 تا 1760 انجام شد و مشخص گرديد كه فركانس بهينه (fopt) بسته به شرايط جريان، در محدوده 20 تا 70 كيلوهرتز تغيير مي‌كند. همچنين، نوع گاز متمركزكننده (هوا، آرگون و كربن‌دي‌اكسيد) تأثير قابل‌توجهي بر طول جت و فركانس بهينه (fopt) داشت. اين يافته‌ها بر اهميت انتخاب ويژگي‌هاي گاز در بهينه‌سازي سيستم‌هاي توليد قطرات تأكيد دارند و رويكردي مقياس‌پذير و اقتصادي براي كاربردهايي كه نيازمند كنترل دقيق قطرات هستند، ارائه مي‌دهند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/03/10
  • عنوان به انگليسي
    Numerical simulation of the process of droplet production using the flow focusing method
  • تاريخ بهره برداري
    5/11/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    فرزاد فرهت فرد

  • چكيده به لاتين
    The flow-focusing method is a sophisticated technique for producing small-scale droplets, particularly in microfluidic applications. The three main objectives of this study are: 1- to control jet breakup by applying artificial perturbations in the flow-focusing method to produce uniform droplets; 2- to propose a novel approach for calculating the optimal frequency for artificial perturbations using numerical simulation and the discrete Fourier transform (DFT); and 3- to eva‎luate the effects of various parameters, such as device geometry and the type of focusing gas, on the optimal frequency. Simulations are conducted using the volume of fluid (VOF) model. Results demonstrated the successful production of droplets in the tens-of-micrometer range. Applying perturbations at the optimal frequency reduced the standard deviation of dimensionless droplet diameter from 8×10^(-2) to 3.2×10⁻⁴. Four Weber numbers (We) ranging from 697 to 1760 are analyzed, revealing that the optimal frequency (f_opt) varies between 20 and 70 kHz, depending on flow conditions. Additionally, it is shown that the type of focusing gas —air, argon, and CO2— can significantly affect both the jet length and the optimal frequency (f_opt). These findings underscore the importance of considering gas properties in optimizing droplet generation systems and provide a scalable and cost-effective approach for applications requiring precise droplet control.
  • كليدواژه هاي فارسي
    جريان متمركز‌كننده , قطرات تك پراكنده , ميكروسيالات قطره‌اي , تبديل فوريه گسسته , پايداري جت , شبيه‌سازي عددي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Flow-focusing , Monodisperse droplets , droplet microfluidics , Discrete Fourier Transform (DFT) , Jet stability , Numerical simulation
  • Author
    farzad farhatfard
  • SuperVisor
    Majid Siavashi