بررسی عوامل بهبود دهنده ی شاخص اختلاط در میکرومیکسرهای توئیست سه بعدی

سیستم های میکروفلوئیدیک برای تولید مخلوط های همگن به شدت به میکرومیکسرها متکی هستند. این درحالی است که دستیابی به شاخص اختلاط بالا در طیف وسیعی از اعداد رینولدز (Re) برای میکرومیکسر ها چالش برانگیز است. هرچند میکرومیکسرهای توئیست شاخص اختلاط بالایی را، به خصوص در اعداد رینولدز بالا، از خود نشان داده اند، با این حال، اطلاعات کافی در مورد پارامترهای موثر بر شاخص اختلاط در این هندسه وجود ندارد. این مطالعه با هدف بررسی تاثیر تعداد دوران سطح مقطع، نسبت منظری و نسبت خروج از مرکز بر شاخص اختلاط برای یک میکرومیکسر توئیست انجام شد. میدان جریان در میکرومیکسر به صورت عددی حل شد و شاخص اختلاط برای اعداد رینولدز ۱ تا ۴۰۰ محاسبه گردید. این مطالعه نشان داد که میکرومیکسر توئیست با سطح مقطع مستطیلی و دو نسبت منظری مختلف ۰/۲۵ و ۴ می تواند شاخص اختلاط را تا ۳۴ درصد افزایش دهد و آن را به بالای ۹۰ درصد، برای طیف وسیعی از اعداد رینولدز (۱ تا ۴۰۰) به برساند. علاوه بر این، نسبت خروج از مرکز که برای اولین بار معرفی شد، نقش مهمی در بهبود عملکرد اختلاط در میکرومیکسر های توئیست داشت. برای اعداد رینولدز پایین تا متوسط، خروج از مرکز، ۰/۷۵=ER بهترین عملکرد را نشان داد، در حالی که برای اعداد رینولدز بالا، ۰/۵=ER بازده بهینه را دارا بود. خروج از مرکز یک میکرومیکسر توئیست، شبیه به ترکیب یک هندسه مارپیچ با هندسه توئیست است که سبب افزایش جریان ثانویه درون کانال می شود. این یافته ها بینش ارزشمندی در مورد طراحی میکرومیکسرهای توئیست و پیشرفت سیستم های میکروسیال ارائه می دهند.

Keywords:

میکرومیکسر , میکرومیکسر توئیست , دستگاه میکروفلوئیدیکی , خروج از مرکز , شاخص اختلاط , تعداد دوران , نسبت منظری