مدلسازی عددی جداسازی ذرات پلی استایرن در میکروکانال حلزونی مبتنی بر دی الکتروفورسیس

در این مقاله جداسازی مداوم ذرات پلی استایرن ۵ و ۱۰ میکرونی در یک ساختار میکروکانال دو حلزونی با تعداد دورهای مختلف به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. هدف از مطالعه افزایش توان عملیاتی و کاهش ولتاژ اعمالی با استفاده از تکنیک دی الکتروفورسیس بود. میکروکانال حلزونی شامل یک ورودی و دو خروجی است و با اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی مناسب ذرات بر اساس اندازه از یکدیگر جدا می شوند. در کانال حلزونی اول حداقل ولتاژ مورد نیاز برای متمرکزسازی ذرات در سرعتها و تعداد دورهای مختلف تعیین شد و در کانال حلزونی دوم بازه زاویه ای بهینه برای جداسازی صحیح ذرات مشخص گردید. شبیه سازی عددی با استفاده از محیط متن باز OpenFOAM انجام شد و ابتدا با مقایسه با نتایج یک مقاله مرجع اعتبارسنجی شد. اثر پارامترهای هندسی و عملیاتی شامل تعداد دور کانال، سرعت متوسط و ولتاژ اعمالی بر کیفیت متمرکزسازی و جداسازی ذرات بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد کانال ولتاژ مورد نیاز برای متمرکزسازی کاهش می یابد در حالی که با افزایش دبی ورودی کانال سرعت متوسط این ولتاژ افزایش پیدا می کند. مناسب ترین شرایط برای جداسازی ذرات در سرعت ۵۰۰۰ میکرومتر بر ثانیه و تعداد دور ۵ حاصل شد.

کلیدواژه ها:

دی الکتروفورسیس ، میکروفلوئیدیک ، جداسازی ، میکروذرات ، شبیه سازی عددی