اندرکنش هیدرودینامیکی چند غشاء ارتجاعی و تاثیر موقعیت اولیه یک غشاء بر رفتار آن در یک میکروکانال

در این مقاله، حرکت یک غشاء ارتجاعی و نیز اندرکنش هیدرودینامیکی چند غشاء در یک میکروکانال با توسعه یک کد کامپیوتری به زبان C شبیه سازی می گردد. برای حل میدان جریان سیال از روش شبکه بولتزمن و برای شبیه سازی اندرکنش سیال- جامد از روش مرز غوطه ور استفاده می شود. غشاها به صورت مرزهای انعطاف پذیر غوطه ور در جریان سیال در نظر گرفته می شوند. ابتدا یک غشاء با سفتی بالا به شکل مقعرالطرفین در نظر گرفته می شود. این غشاء به دلیل سفت بودن، از خود حرکت غلت خوردن نشان می دهد و جابجایی عرضی آن با نوسان همراه خواهد بود. سپس، اثرات موقعیت اولیه یک غشاء به شکل دایره بر تغییر شکل، سرعت و جابه جایی عرضی آن مورد بررسی قرار می گیرد. دیده شد که با نزدیک شدن موقعیت اولیه غشاء به مرکز میکروکانال، جابجایی عرضی و مولفه قائم سرعت آن کاهش یافته و مولفه افقی سرعت آن افزایش می یابد. در انتها، حرکت همزمان چند غشاء در یک میکروکانال و برهمکنش آنها با یکدیگر و با جریان تحلیل می گردد. غشاها با هم برخورد نداشته و بنابراین مکانیزم برخورد مدل نشده است. مشاهده شد که غشای بالادست جریان، بیشترین تغییر شکل را دارد و نیروی بیشتری از طرف سیال به آن وارد می شود. همچنین، حضور همزمان چند غشاء باعث کندتر شدن سرعت جریان خواهد شد. نتایج عددی حاضر تطابق خوبی با نتایج معتبر عددی موجود دارد.

کلیدواژه ها:

Lattice Boltzmann Method ، Immersed Boundary Method ، Multiple flexible membranes ، Interaction ، Microchannel ، روش شبکه بولتزمن ، روش مرز غوطه ور ، چند غشاء ارتجاعی ، اندرکنش ، میکروکانال