مطالعه عددی تاثیر آرایش و هندسه ریزموانع بر عملکرد جداسازی اینرسی در یک میکروکانال زیگزاگی

این مطالعه به بررسی عددی تاثیر افزودن ریزموانع با دو هندسه مربعی و دایره ای بر عملکرد جداسازی به روش اینرسی در یک میکروکانال زیگزاگی می پردازد. تمرکز اصلی بر تحلیل همزمان اثر هندسه مقطع و الگوی قرارگیری این موانع در سه آرایش مکانی مختلف شامل بیرونی، متقابل و جابه جا شده، است. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس انجام شده است که به روش المان محدود، معادلات حاکم بر جریان سیال و ردیابی ذرات را حل می کند. نتایج مربوط به میدان جریان نشان می دهد که افزودن ریزموانع، سرعت میانگین دین و قدرت جریان ثانویه را به طور محسوسی افزایش می دهد. در این میان، آرایش جابه جا شده بیشترین افزایش سرعت دین (۸/۱۰ درصد) را ایجاد می کند و در کلیه حالات ریزموانع مربعی در مقایسه با نوع دایره ای عملکرد تقویت کنندگی قوی تری دارد. مهم تر آنکه، نتایج کارایی جداسازی دو نوع ذره (۳ و ۱۰ میکرومتر) آشکار می سازد که آرایش بیرونی قادر به تفکیک ذرات بر اساس اندازه نیست. در مقابل، هر دو آرایش متقابل و جابه جا شده با موفقیت ذرات را در خروجی های مجزا متمرکز می کنند. در مجموع، این پژوهش نشان می دهد که در طراحی میکروکانال های زیگزاگی، چیدمان موانع عاملی تعیین کننده تر از شکل هندسی آن ها است و آرایش جابه جا شده به عنوان موثرترین طرح، راهکاری ساده و کارآمد برای دستیابی به جداسازی بهینه ارائه می دهد.

کلیدواژه ها:

جداسازی ذرات ، روش اینرسی ، نیروی پسای دین ، میکروکانال زیگزاگی ، جریان ثانویه