مطالعه اختلاط تحت اثرات الکتروکینتیک در جریانهای لغزشی

تقاضای روزافزون برای ایجاد سیستمهای مینیاتوری و پیشرفت تکنولوژیهای ساخت این سیستمها باعث شده است که کاربردهای متنوعی برای ریزجریانها 1 و ریزسیستمها پیدا شود. در بسیاری از اینسیستمها پدیده اختلاط نقش حیاتی ایفا می کند و مطلوب است که در حداقل زمان و کوتاهترین طول ممکن اختلاطی همگن بدست آید. یکی از روشهای ممکن برای رسیدن به این هدف اختلاط غیرفعال 2 توسط جریانهای الکترواسموتیک/فشار-محرک 3 درون کانالهای با خواص سطحی ناهمگن میباشد. شبیهسازی و حل جریان در این مسائل اغلب مبتنی بر فرض هلمهولتز-اسمولوچوفسکی است در آن اثر نیروی میدان الکتریکی بر سیال با سرعت لغزش در دیواره کانال جایگرین میشود. در این مقاله الگوهای جریان درون یک ریزمجرای تخت با دیوارههای دارای خواص سطحی ناهمگن بصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعات انجام شده نشان میدهد که ناهمگنی خواص دیواره کانال در جریانهای الکترواسموتیک/فشار محرک باعث ایجاد الگوهای پیچیده جریان میگردد که میتواند بمنظور افزایش اثر اختلاط درون ریزمجراها مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این مشخص شد که توسط چیدمان ناهمگنیها در دیواره کانال و تنظیم میدان فشار خارجی، میتوان میزان دبی جریان و الگوی آنرا کنترل نمود. از اینرو استفاده از چنین کانالهایی میتواند بعنوان شیر غیرفعال 4 کاربرد عملی داشته باشد. به منظور اطمینان از صحت نتایج عددی، حل تحلیلی جریان برای رینولدزهای بسیار کم توسطسری فوریه بدست آمده است و با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. مقایسه نتایج تطابق ایدهآل حل عددی و تحلیلی را در رینولدزهای کم نشان میدهد.

Keywords:

الکتروکنتیک , اختلاط , جریان لغزشی