مطالعه عددی دو بعدی تاثیرات میدان الکتریکی روی تغییر شکل قطرات، با استفاده از روش ترکیبی حجم محدود-شبکه بولتزمن

استفاده از دستگاه های میکروفلوئیدیک به منظور تولید قطره در زمینه های گسترده ای کاربرد دارند. روش های سریع در ایجاد، تغییر شکل و شکست قطرات از موضوعات تحقیقاتی مهم و روز دنیا است. مطالعات فراوانی در زمینه تاثیر هندسه، خواص سیال و عوامل محرک در تولید قطرات صورت گرفته است. محققان در سال های اخیر، به منظور درک بهتر چگونگی فرآیند تشکیل قطرات و عواملموثر بر کیفیت و کاهش اندازه آنها از مطالعات عددی کمک گرفته اند. یکی از روش های تاثیرگذار درکنترل اندازه و فرآیند تولید قطره به کارگیری محرک های خارجی در دستگاه های میکروفلوئیدیک است. در میان عوامل محرک خارجی، در این بررسی، عامل میدان الکتریکی انتخاب شده است. هدف اصلی تحقیق حاضر بررسی اثرات میدان الکتریکی روی دینامیک یک قطره می باشد. در این تحقیق، دینامیک یک قطره دایروی معلق در یک مایع (بدون امتزاج) به صورت دو بعدی بررسی میشود. این قطره تحت تاثیر یک میدان الکتریکی ثابت قرار دارد و هر دو سیال از جنس لیکی دی الکتریک می باشند. در این تحقیق، جریان دو فازی با استفاده از روش شبکه بولتزمن و مدل دو فازی گرادیان رنگ، محاسبه و میدان الکتریکی با استفاده از روش حجم محدود تحلیل می شود. در حین مدلسازی جریان دو فازی با استفاده از روش شبکه بولتزمن، میدان الکتریکی با استفاده از روش حجم محدود و یک تابع شناخته شده پتانسیل الکتریکی محاسبه می شود. سپس، نیروی حجمی اعمالی از طرف میدان الکتریکی به سطح تماس دو فاز اعمال و وارد محاسبات روش شبکه بولتزمن می شود. با اعمال میدان الکتریکی نشان داده خواهد شد که قطرات تحت تنش های الکتریکی تغییر شکل پیدا کرده و در حالت هایی شکسته می شوند. این تحقیق در تمامی زمینه های تحقیقاتی در حوزه بیوتکنولوژی و محرک های یونی و FEEP کاربرد دارد.

Keywords:

مطالعه عددی , جریان چندفازی , روش ترکیبی شبکه بولتزمن-حجم محدود , شکست یک قطره , میدان الکتریکی