بررسی تاثیر سرعت ورودی سیال بر میزان اختلاط در یک میکرو میکسر

علم فرآیندهای میکروجریان شاخهای میان رشتهای بین فیزیک و مهندسی میباشد که به مطالعه جریان مایع در کانالهایی با ابعاد کمتر از میلیمتر میپردازد.اهمیت تکنولوژی میکروجریانها درتعدادی از فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی و واکنشهای کاربردی در حال افزایش است. تعویض تجهیزات آزمایشگاهی متعارف در اندازه های بزرگ با کوچک شدهی آنها مزیتهای متنوعی از جمله کاهش هزینه ها، کاهش میزان مصرف معرف، امکان آنالیز سریعتر و توانایی عملیاتی با حداکثر ظرفیت در مقیاس موازی را به همراه دارد. علاوه براین، این تکنولوژی توانایی عملکرد تولیدهایی که به شدت سخت است و یا امکان اجرایی شدن در سایز بزرگ وجود ندارد را تامین میکند. مخلوط کردن مایعات در مقیاس میکرو به دلیل این واقعیت که نفوذ مولکولی مکانیسم غالب در رژیم جریان آرام درون میکروکانال میباشد، دچار چالشهای بسیاری میباشد. در این مقاله ما به منظور افزایش میزان اختلاط، میکروکانال ساده تی شکل (T) را همراه با تغییر شکل به صورت قوس هایی در دو ورودی بالا و پایین در نظر گرفته ایم. ساده بودن هندسه میکرو کانال از دو جهت قابل توجه است، یکی ساخت آسان تراشه های میکروفلوییدیک و دیگر اینکه هزینه های تجهیزات و مواد آزمایشگاهی تا حد قابل توجهی کاهش می یابد که از لحاظ اقتصادی بسیار مقرون به صرفه است. در این شبیه سازی که توسط نرم افزار مالتی فیزیک کامسول( (COMSOL صورت گرفت، ابتدا اختلاط بر روی هندسه مورد نظر بررسی شد، سپس اثر سرعت های مختلف در ورودی بر روی درجه اختلاط مطالعه گردید. از دینامیک سیالات محاسباتی با روش المان محدود برای حل معادلات ناویراستوکس و نفوذ-جابجایی در سرعت 0,001 متر بر ثانیه استفاده شده است که نتایج شبیه سازی در توافق معقولی با نتایج شبیه سازی میباشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که کاهش سرعت به میزان قابل توجهی شاخص اختلاط را افزایش می دهد.

کلیدواژه ها:

میکرو میکسر ، درجه اختلاط ، میکروفلوییدیک ، میکروکانال ، دینامیک سیالات محاسباتی