-‎--‎--‎--‎--‎--‎--‎--‎-

مكانيك

در اين تحقيق، پديده تشكيل قطره در ريزجريان‌ها تحت تأثير ضربه‌قوچ ناشي از تحريك پالسي پمپ سرنگي مورد بررسي قرار گرفت. هدف اصلي، تحليل نقش متغيرهاي پالسي و حجم‌هاي باقيمانده بر فرآيند جداشدن گردنه و تشكيل قطرات ماهواره‌اي بود. شبيه‌سازي‌هاي عددي با استفاده از نرم‌افزار كامسول و روش ميدان فاز انجام شد تا ديناميك سيال دو فازي و اثرات موج فشار بر پايداري رابط سيال بررسي گردد. نتايج نشان داد كه شدت و فاز نامناسب پالس مي‌تواند باعث تشكيل قطرات ماهواره‌اي ناخواسته و افزايش پراكندگي اندازه قطره‌ها شود. با به‌كارگيري يك چارچوب كنترل پيش‌بين مبتني بر پايگاه داده، متغيرهاي پالسي با استفاده از بازخورد لحظه‌اي سيستم اصلاح شد و تغييرپذيري قطره‌ها به طور قابل‌توجهي كاهش يافت؛ به طوري كه شاخص پراكندگي قطره‌ها از حدود دوازده درصد در حالت بدون كنترل به حدود سه درصد كاهش يافت و احتمال تشكيل قطرات ماهواره‌اي از پانزده درصد به كمتر از نيم درصد رسيد. اين بهبود نشان‌دهنده افزايش يكنواختي و پايداري توليد قطره‌ها در شرايط عملياتي است. يافته‌ها، راهبرد كنترل پيش‌بين پيشنهادي را به‌عنوان ابزاري مؤثر براي دستيابي به توليد پايدار و يكنواخت قطره‌ها معرفي مي‌نمايند و بستر مناسبي براي مطالعات و توسعه سيستم‌هاي خودتنظيم در كاربردهاي دارورساني، سنتز نانوذرات و بيوفناوري فراهم مي‌كنند.

1404/10/02

The Effect of Syringe Pump Frequency Adjustment on the Uniformity of Generated dro‎plet Sizesitle

10/19/2026 12:00:00 AM

In this study, the phenomenon of dro‎plet formation in microflows under the influence of water hammer induced by the pulsed actuation of a syringe pump was investigated. The main objective was to analyze the role of pulsing parameters an‎d residual volumes in the neck detachment process an‎d the formation of satellite dro‎plets. Numerical simulations were performed using COMSOL Multiphysics an‎d the phase-field method to examine the two-phase fluid dynamics an‎d the effects of pressure waves on interface stability. The results showed that inappropriate pulse intensity an‎d phase can lead to the formation of unwanted satellite dro‎plets an‎d increased dro‎plet size dispersion. By employing a model predictive control (MPC) framework based on a database approach, the pulsing parameters were adjusted using real-time system feedback, significantly reducing dro‎plet variability. Consequently, the dro‎plet dispersion index decreased from about 12% in the uncontrolled case to around 3%, an‎d the probability of satellite dro‎plet formation dro‎pped from 15% to less than 0.5%. This improvement indicates enhanced uniformity an‎d stability in dro‎plet generation under operational conditions. The findings introduce the proposed predictive control strategy as an effective tool for achieving stable an‎d uniform dro‎plet production an‎d provide a foundation for the development of self-regulating systems in drug delivery, nanoparticle synthesis, an‎d biotechnology applications.

ميكروفلوييديك , ضربه‌قوچ , تشكيل قطره , پمپ سرنگي , كنترل پيش‌بين , شاخص پراكندگي

Microfluidics , dro‎plet formation , Water hammer , Syringe pump , Model predictive control , Dispersion index

ali kazemian

sasan asiaei