بررسی هندسه میکرومیکسر غیرفعال با موانع مربعی، پیچ و ورودی T-شکل برای بهبود اختلاط سیالات

در این پژوهش، یک میکرومیکسر غیر فعال دوبعدی با هندسه ای مبتنی بر موانع مربعی و پیچ در مسیر جریان، به منظور بهبود کارایی اختلاط سیالات طراحی و تحلیل شده است. شبیه سازی عددی رفتار جریان و فرآیند اختلاط در بازه ای از اعداد رینولدز (۰.۱ تا ۱۰۰) با استفاده از روش المان محدود و در بستر نرم افزار COMSOL Multiphysics انجام شده است. کانال مورد بررسی دارای طول و عرض کلی ۱/۲×۱/۲ میلی متر است. ساختار هندسی طراحی شده با ایجاد تغییرات پیوسته در سطح مقطع جریان و استفاده از موانع منظم مربعی، منجر به ایجاد گردابه های موثر و تغییر مسیر جریان گردیده و بدین ترتیب مکانیسم های انتقال توده ای را تقویت کرده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز، شاخص اختلاط به طور چشم گیری افزایش می یابد. در عدد رینولدز ۱۰۰، شاخص اختلاط به بیش از ۹۸٪ رسیده که نشان دهنده عملکرد بسیار مطلوب میکرومیکسر در شرایط جریان سریع است. همچنین، افت فشار در این شرایط معادل ۹۳ کیلوپاسکال اندازه گیری شده که در محدوده قابل قبول برای کاربردهای میکروسیالی قرار دارد. این ویژگی ها، در کنار سادگی طراحی و امکان ساخت با روش های مرسوم میکروساخت، این میکرومیکسر را به گزینه ای کارآمد برای کاربردهای بیوشیمیایی، پزشکی و تشخیص سریع تبدیل کرده است. در نهایت، نتایج عددی با مطالعات مشابه در منابع معتبر مقایسه شده و هم خوانی مناسبی را نشان داده است که اعتبار مدل را تایید می کند.

کلیدواژه ها:

میکروسیال ها ، میکرومیکسر ، عدد رینولدز ، شاخص اختلاط