بررسی عددی اختلاط دو سیال با چگالی و لزجت متفاوت در یک میکرو کانال مجهز به همزن نوسانی اجباری

در این پژوهش، اختلاط دو سیال تراکم ناپذیر مخلوط شونده با چگالی و لزجت متفاوت، در یک میکرو کانال دو بعدی مجهز به همزن (پره) نوسان کننده، در فرکانس های تحریک کننده مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. با وجود اینکه اکثر مطالعات صورت گرفته در زمینه اختلاط، به بررسی عملکرد یک مخلوط کننده، با هدف اختلاط دو سیال کاملا یکسان پرداخته اند می توان گفت که اختلاط دو سیال زمانی مفهوم پیدا می کند که دو سیال مخلوط شونده دارای نایکنواختی از قبیل دما، غلظت و یا خواص متفاوت نسبت به هم باشند. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر تفاوت در خواص دو سیال حل شونده، بر عملکرد مخلوط کننده و میزان اختلاط است. شبیه سازی در عدد رینولدز ۵۰ و عدد اشمیت ۱۰، در محدوده ی عدد استروهال بین ۰.۱ تا ۱ با روش حجم محدود مبتنی بر المان، توسط کد تجاری CFX صورت گرفته است. عملکرد مخلوط کننده در سه حالت مختلف مورد بررسی قرار گرفت: اختلاط دو سیال یکسان، اختلاط دو سیال با چگالی متفاوت و اختلاط دو سیال با لزجت متفاوت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که یکسان نبودن خواص دو سیال، منجر به تغییر عملکرد مخلوط کننده می گردد، و در هر یک از حالات بررسی شده مخلوط کننده عملکرد متفاوتی دارد. در حالتی که لزجت و چگالی دو سیال متفاوت باشد علاوه بر اینکه سیال ها تمایل کمتری به مخلوط شدن نشان می دهند، مشاهده می شود عدد استروهال تاثیر کمتری بر تغییر شاخص اختلاط دارد بیشینه ی تغییرات شاخص اختلاط در حالت چگالی و لزجت متفاوت به ترتیب ۵۴.۰۱ و ۵۱.۱۵ درصد می باشد در صورتی که این مقدار برای دو سیال یکسان به ۵۷۷.۹۴ درصد می رسد.

کلیدواژه ها:

Mixing ، Mixer ، Microchannel ، Density ، Viscosity ، اختلاط ، مخلوط کننده ، میکروکانال ، چگالی ، لزجت