مدلسازی جریان الکترواسموتیک در ریزمجرای تخت به کمک نرم افزار

ایجاد جریان سیال بکمک پتانسیل الکتریکی، یکی از مسائل پایه در مکانیک سیالات ریز و کاربردهای فراوان مرتبط با آن است. در چنین شرایطی، اعمال گرادیان پتانسیل الکتریکی در طول یک ریزمجرای حاوی سیال الکترولیت، سیال را وادار به جریان در امتداد میدان الکتریکی مینماید. این جریان سیال را جریان الکترواسموتیک مینامند. در مطالعۀ حاضر، اثرات لایۀ دوگانۀ الکتریکی و چگالی بار سطحی بر جریان الکترواسموتیک مایع در یک ریزمجرای تخت بطور تحلیلی و سپس بصورت عددی بکمک نرم افزار اجزاء محدود COMSOL Multiphysics بررسی شده و پروفیل های مربوط به توزیع سرعت، توزیع پتانسیل الکتریکی و توزیع غلظتهای یونی استخراج گردیده است. نتایج بدست آمده، پروفیل سرعت تخت را برای جریان سیال پیش بینی میکند، چنانکه با افزایش κH و کاهش ضخامت لایۀ دوگانه، شکل پروفیل سرعت تختتر میگردد. مقایسۀ نتایج حاصل از حل نرم افزار با حل تحلیلی، حاکی از انطباق عالی آنها بوده و نشان از توانایی بسیار بالای این نرم افزار برای شبیه سازی مسائل چندفیزیکی از قبیل مسئله حاضر دارد. حل معادلات مربوطه بطور کامل توسط نرم افزار صورت پذیرفته و از فرض ها و ساده سازیهای بکار رفته در حل تئوری استفاده نشده است. این امر امکان بکارگیری نرم افزار را برای مدلسازی و حل مسائلی که هنوز حل تئوری برای آنها ارائه نشده، فراهم می آورد.

کلیدواژه ها:

جریان الکترواسموتیک ، لایۀ دوگانۀ الکتریکی ، ریزمجرا ، COMSOL