بررسی تاثیر موانع داخل محفظه اختلاط بر روی میزان اختلاط

علم فرآیندهای میکروجریان شاخهای میان رشتهای بین فیزیک و مهندسی میباشد که به مطالعه جریان مایع در کانالهایی با ابعاد کمتر از میلیمتر میپردازد.اهمیت تکنولوژی میکروجریانها درتعدادی از فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی و واکنشهای کاربردی در حال افزایش است. مخلوط کردن مایعات در مقیاس میکرو به دلیل این واقعیت که نفوذ مولکولی مکانیسم غالب در رژیم جریان آرام درون میکروکانال میباشد، دچار چالشهای بسیاری میباشد. عدد رینولدز پایین و عدد پکلت بالا بیانگر این است که برای رسیدن به میزان اختلاط مناسب نیاز به میکروکانالی با طول زیاد میباشد. اگرچه تلاشهای قابل توجهی در جهت غلبه بر این محدودیت با ارایه میکروکانالهای سه بعدی با هندسه های پیچیده صورت گرفته است اما این پیچیدگی در زمینه ساخت و راه اندازی میکروکانالها مشکلاتی بوجود آورده است. در این مطالعه ما به منظور افزایش میزان اختلاط، میکروکانال ساده تی شکل (T) را همراه با تغییر شکل به صورت قوس هایی در دو ورودی بالا و پایین در نظر گرفته ایم. ساده بودن هندسه میکرو کانال از دو جهت قابل توجه است، یکی ساخت آسان تراشه های میکروفلوییدیک و دیگر اینکه هزینه های تجهیزات و مواد آزمایشگاهی تا حد قابل توجهی کاهش می یابد که از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است. در این شبیه سازی که توسط نرم افزار مالتی فیزیک کامسول( (COMSOL صورت گرفت، ابتدا اختلاط بر روی هندسه مورد نظر بررسی شد، سپس اثر سرعت های مختلف در ورودی بر روی درجه اختلاط مطالعه گردید.از دینامیک سیالات محاسباتی با روش المان محدود برای حل معادلات ناویراستوکس و نفوذ-جابجایی در سرعت 0,001 متر بر ثانیه استفاده شده است که نتایج شبیه سازی در توافق معقولی با نتایج شبیه سازی میباشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند قرار دادن موانع در محفظه اختلاط باعث بهبود اختلاط می شود. افزایش تعداد موانع در حد قابل قبولی میزان اختلاط را بیشتر می کند.

Keywords:

میکرو میکسر , درجه اختلاط , میکروفلوییدیک , میکروکانال , دینامیک سیالات محاسباتی , المان محدود