نام پژوهشگر: محمود کشاورزمهر

شبیه سازی جریان الکتروسموتیک درمیکروکانال و بررسی عوامل موثر در آن
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - دانشکده مهندسی مکانیک 1391
  محمود کشاورزمهر   مجید قاسمی

امروزه فناوری ریز تراشه ها و mems با سرعت فراوانی رو به رشد است. یکی از مسایلی که در جریان میکرو کانال ها مطرح است، نحوه به حرکت در آوردن سیال در مجراها می باشد. با توجه به اندازه کوچک آنها، روش های مرسوم جوابگوی نمی باشد. لذا روش های مختلفی جهت پمپاژ سیال ارائه شده است. یکی از آنها استفاده از جریان الکترواسمز است. در این روش به دو انتهای سیال هادی جریان اختلاف پتانسیل اعمال می شود. با توجه به تغییراتی که در نزدیکی دیواره صورت می-گیرد و به دو لایه ای الکتریکی مرسوم است، سیال حرکتی یکنواخت خواهد داشت. یکی از مشکلات این روش این است که تنها در سیالات هادی الکتریکی قابل استفاده است. یکی از راهکارهایی که جهت حل این مشکل ارائه شده است، استفاده از نیروی حاصل از این جریان برای به حرکت درآوردن سیال غیرهادی است. در این پروژه این مسأله به صورت عددی شبیه سازی شده است. یکی از مهم ترین چالش ها استفاده از شرط مرزی مناسب در مرز مشترک است. بررسی ها نشان داده است که شرط دو لایه ای الکتریکی به همراه بار سطحی با نتایج آزمایشگاهی مطابقت دارد. بر این اساس جریان الکترواسمز در کانالی با دو سیال مدل سازی شده است. سیال اول هادی و سیال دوم غیر هادی. پارامترهای موثر مانند لزجت، پتانسیل سطح، غلظت یون و زبری تغییر داده شده و اثرات آن در معادلات اصلی، شکل جریان در هر دو سیال بررسی شده است. بر این اساس همان طور که انتظار می رود، پتانسیل سطح، میدان الکتریکی و ثابت دی الکتریک اثر مثبتی بر سرعت دو سیال دارد. از سوی دیگر زبری اثری کاهشی بر میزان سرعت دارد. (هر چند در قله های زبری سرعت به طور موضعی افزایش می یابد.)