مطالعه عددی جریان متلاطم سیال در میکرو کانال های شامل سطوح فوق آب گریز در الگوهای مختلف

پیشرفت های اخیر در زمینه ی ابزارهای میکروفلوئیدی و کاربرد عمده ی آن ها باعث شده است، دست یابی به تکنولوژی برای کاهش افت فشار در این وسایل از موارد کاربردی در این زمینه باشد. یکی از راه های موثر برای کاهش افت فشار، جایگزین کردن برخی نواحی سطح میکرو کانال با حفره است. سطح حفره ها بایستی کوچک باشد تا مانع از غلبه ی نیروی ناشی از فشار سیال به نیروی کشش سطحی بین سیال و هوا شود و سیال درون حفره نفوذ نکند. در اینصورت سطح فوق آبگریز ایجاد می شود. سطح آبگریز شامل سطوح جامد و حفره به صورت متوالی است. که در نتیجه تنش برشی روی سطح کم می شود. در این مطالعه، جریان آرام و متلاطم کاملاً توسعه یافته درون میکرو کانال شامل سطح فوق آبگریز با میکرو ساختار منظم و جابجا شده به صورت عددی بررسی شده است. جریان آرام در عدد رینولدز 100 و جریان متلاطم در رینولدزهای تلاطم 395 و 590 بررسی شده است.برای حل شرایط تلاطم از مدل تلاطم استفاده شده است. میکرو کانال در بازه ی عرض مدول نسبی 1≥ ≥w0/01 و جزء کسری حفره 0/9≥f≥0/1 بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش عرض مدول نسبی و جزء کسری حفره سرعت لغزشی افزایش و ضریب اصطکاک کاهش می یابد. با تغییر رژیم جریان مقدار ضریب اصطکاک کاهش می یابد، همچنین افزایش عدد رینولدز تلاطم باعث افزایش سرعت متوسط و در نتیجه باعث کاهش ضریب اصطکاک می شود. با توجه به نتایج میکرو ساختار منظم عملکرد مناسب تری نسبت به میکرو ساختار جابجا شده دارد. در مجموع نتایج نشان می دهد حداکثر کاهش اصطکاک در جریان متلاطم در حدود 93% و در جریان آرام در حدود 85% است.