شبیه سازی عددی تشکیل قطره تحت تاثیر میدان الکتریکی در یک دستگاه میکروفلوئیدیکی متمرکزکننده جریان
- سال انتشار: 1402
- محل انتشار: فصلنامه شیمی و مهندسی شیمی ایران، دوره: 42، شماره: 4
- کد COI اختصاصی: JR_NSMSI-42-4_016
- زبان مقاله: فارسی
- تعداد مشاهده: 66
نویسندگان
دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
فرآیند های تشکیل قطرات، یکی از مهمترین مراحل در بسیاری از دستگا های میکروفلوئیدیکی با کاربردهای زیستی و شیمیایی هستند. از عوامل موثر بر فرآیند تشکیل قطره می توان به هندسه دستگاه، خواص سیال مورد استفاده، پارامترهای عملیاتی و نیروهای خارجی اشاره کرد. از آنجایی که ساخت نمونه های فراوان جهت بهینه سازی هندسه ی میکروکانال ملزم به صرف هزینه های سنگین می باشد، در این مطالعه به کمک شبیه سازی با تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی فرآیند تشکیل قطره پرداخته شده است. هدف از پژوهش حاضر شبیه سازی عددی میکروکانال متمرکزکننده جریان جهت مطالعه ابعاد میکروکانال و تولید قطرات کوچک تحت تاثیر میدان الکتریکی است. نوآوری پژوهش حاضر بررسی پارامترهای هندسی و عملیاتی می باشد که در مطالعات قبلی توجه ای به آن ها نشده است. شبیه سازی عددی این تراشه در فضای دو بعدی انجام پذیرفت. با توجه به فیزیک حاکم بر جریان، فازهای جریان تراکم ناپذیر فرض شده اند. دو پارامتر هندسی طول ناحیه متمرکزکننده جریان و طول اوریفیس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان داد برای طول۱۰۰میکرومتر ناحیه متمرکزکننده جریان در ولتاژ های بالا قطر قطره تا ۵۵ میکرومتر کاهش می یابد. اختلاف زمان تشکیل دو قطره متوالی نیز برای طول ۲۰۰ میکرومتر این ناحیه در ولتاز ۳۰۰ ولت تا ۱۷۸/۰ ثانیه افزایش می یابد. بررسی طول اوریفیس نشان داد که طول اوریفیس تاثیر چندانی بر قطر قطره نمی گذارد اما طول ۹۰ میکرومتر اوریفیس باعث تشکیل قطره بعد از اوریفیس می گردد. همچنین نشان داده شد که وقتی فاصله ی الکترود ها از یکدیگر کم باشد به علت افزایش نیروی الکتریکی وارد شده به مرز مشترک دوسیال قطره کوچکتری تشکیل می شود. در واقع می توان با انتخاب پیکربندی مناسب برای الکترود ها در ولتاژ های پایین تر قطره کوچکتری تشکیل داد.کلیدواژه ها
میکروفلوئیدیک, ریزقطره, میدان الکتریکی, متمرکزکننده جریاناطلاعات بیشتر در مورد COI
COI مخفف عبارت CIVILICA Object Identifier به معنی شناسه سیویلیکا برای اسناد است. COI کدی است که مطابق محل انتشار، به مقالات کنفرانسها و ژورنالهای داخل کشور به هنگام نمایه سازی بر روی پایگاه استنادی سیویلیکا اختصاص می یابد.
کد COI به مفهوم کد ملی اسناد نمایه شده در سیویلیکا است و کدی یکتا و ثابت است و به همین دلیل همواره قابلیت استناد و پیگیری دارد.