بررسی هیدرودینامیک سیال و تأثیر سطح بر رفتار حرکتی سیال در میکروکانال ها

کاربردهای رو به رشد دستگاه های میکروسیالی و تلاش برای استفاده از خصوصیاتی از جمله سطح به حجم بالای آن ها، کاهش زمان تجزیه و تحلیل و افزایش دقت بالا در آن ها باعث شده است که تحقیقات بسیاری در سال های اخیر و در این زمینه صورت پذیرد. هدف تحقیقات میکرو-فناوری در عملیات انتقال جرم، دست یابی به ادغام واکنش دهنده ها و المان های عملیات واحدی برای صرفه جویی در فضا، زمان و انرژی است. در این مطالعه، از پنج میکروکانال با شکل های هندسی نامتقارن استفاده شد تا اثر تلاقی کانال ها و نسبت شدت جریان ها بر عملکرد اختلاط مطالعه شود که بررسی اختلاط با استفاده از حرکت ردیاب در میکروکانال ها انجام شد. نرم افزار image j به منظور اندازه گیری کمی تصاویر جمع آوری شده توسط میکروسکوپ دیجیتالی مورد استفاده قرار گرفت و ویژگی های جریان در این سیستم های میکرو سیالی برای تمام هندسه های مختلف، توسط مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) مورد مطالعه قرار گرفت . نتایج نشان می دهد که رفتار اختلاطی سیستم به هندسه کانال، نسبت شدت جریان ها و موقعیت در طول کانال اختلاط بستگی دارد. همچنین از نتایج بدست آمده می توان نتیجه گرفت که ایجاد جریان های چرخشی، سرعت انتقال جرم را افزایش و طول نفوذ را کاهش می دهد. این مدل سازی می تواند رفتار پیچیده ی اختلاطی را در میکرومیکسرهای مختلف با شکل نامتقارن پیش بینی کند که این موضوع می تواند در بهینه سازی شرایط آزمایشی در آینده حائز اهمیت باشد. از طرف دیگر، اثر امواج اولتراسونیک و جریان لغزشی بر روی رفتار جریان سیال نیز مورد مطالعه قرار گرفت. مقایسه نتایج تجربی و شبیه سازی (با فرض بدون جریان لغزشی) در یک میکروکانال دیگر تفاوت قابل توجهی را که مربوط به جریان لغزشی در میکروکانال بود، نشان داد. با یافتن مقدار طول لغزش و تعریف از آن را در cfd، می توان به شبیه سازی کارآمدتری برای میکروکانال دست پیدا کرد. به منظور ایجاد ارتعاش در این میکروکانال، یک مبدل پیزوالکتریک فرکانس پایین (42 کیلو هرتز) به کار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که امواج اولتراسوند تأثیر مطلوب و قابل توجهی روی جریان سیال در نسبت های مختلف شدت جریان خوراک داشته است.