بررسی افزایش میزان اختلاط در میکرومیکسر با ترکیب روش غیرفعال و روش فعال الکترواسموتیک

در این پژوهش، اختلاط در یک میکرومیکسر الکترواسموتیک با موانع مربعی به روش شبیه سازی عددی و بر اساس روش المان محدود بررسی شده است. مدل عددی شامل حل همزمان معادلات ناویر–استوکس برای میدان جریان، معادله لاپلاس برای توزیع پتانسیل الکتریکی و معادله جابه جایی–پخش برای انتقال جرم گونه ها می باشد. شرایط عملیاتی به صورت جریان لامینار در رژیم عدد رینولدز پایین و با سیال نیوتنی، تراکم ناپذیر و ایزوترم در نظر گرفته شده است. هندسه مورد مطالعه شامل یک کانال مستقیم بوده که در آن موانع مربعی به صورت دوره ای قرار گرفته اند. چهار الکترود به صورت متقارن در دیواره های کانال تعبیه شده و میدان الکتریکی متناوب و فرکانس ۸ هرتز به آن ها اعمال گردیده است. دو سیال با غلظت های اولیه از دو ورودی جانبی وارد کانال شده اند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در حالت غیرفعال (بدون میدان الکتریکی)، فرآیند اختلاط به طور غالب از طریق پخش مولکولی انجام شده و شاخص اختلاط (DM) در خروجی مقادیر پایینی دارد. در مقابل، اعمال میدان الکتریکی موجب ایجاد گردابه های موضعی و تقویت انتقال جرم عرضی شده و در شرایط بهینه، مقدار شاخص اختلاط در خروجی کانال به حدود ۱۰۰ درصد رسیده است. یافته های این مطالعه بیانگر کارایی بالای ترکیب هندسه موانع مربعی با تحریک الکترواسموتیک در بهبود فرآیند اختلاط در مقیاس میکرو است.

کلیدواژه ها:

میکرومیکسر ، الکترود ، اختلاط فعال ، روش غیرفعال ، شبیه سازی عددی