مطالعه عددی اثر فشار جریان سیال بر کاهش پسای ایجاد شده در یک میکروکانال با سطوح ابر آب گریز

در سال های اخیر استفاده از سطوح آب گریز که باعث ایجاد لغزش سیال روی سطح جامد می گردد، در کاهش پسای اصطکاکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. ایجاد این سطوح با استفاده از نشاندن موادی با انرژی سطحی پایین بر روی یک سطح زبر امکان پذیر می باشد. در این مقالهسطح فرا آب گریز 1 به سطحی اطلاق می شود که از نظر خواص دینامیکی آب گریزی دارای بالاترین راندمان باشد. یکی از عوامل موثر بر خواصآب گریزی سطح، زبری های موجود بر روی مرز جامد می باشد. در این مقاله اثر زبری سطح بر میزان کاهش پسای اصطکاکی جریان آرام در یک میکروکانال مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور جریان آرام با رینولدز 400 در یک میکروکانال در نظر گرفته شده و برای مدل سازی اثرات زبری از شرط مرزی عدم لغزش- عدم برش 2 استفاده شده است. از آنجایی که در میکروکانال با ساختارهای منظم بر روی مرز جامد، شکل گرفتن ویا عدم شکل گرفتن شرط مرزی عدم لغزش- عدم برش، وابسته به فشار درون میکروکانال می باشد، فشارهای مختلفی به عنوان فشار درونمیکروکانال در نظر گرفته شده و ساختارهای منظم روی سطح به نحوی انتخاب شده اند که شرط مرزی عدم لغزش- عدم برش اعتبار داشته باشد. سپس جریان در میکروکانال مورد شبیه سازی قرار گرفته و اثر فشار و ساختارهای با ابعاد و اندازه های مختلف بر کاهش پسای اصطکاکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده در حالت لغزش با عدم لغزش نشان دهنده آن است که با افزایش عرض حفره ها مقدار کاهش پسای اصطکاکی افزایش خواهد یافت. همچنین با افزایش مقدار آن ها طول لغزش و سرعت لغزش روی دیوار نیز افزایش چشم گیری خواهندداشت. در هندسه مورد نظر، در صورت ایجاد شرایط عدم برش بر روی دیواره های میکروکانال دست یابی به طول لغزش حدود 13 میکرو متر و کاهش پسای اصطکاکی حدود 14 درصد امکان پذیر می باشد. همچنین افزایش فشار درون میکروکانال باعث محدودیت در ایجاد زبری های سطحی با عرض بزرگ شده، تا جایی که کاهش پسای این سطوح را به فشارهای پایین محدود می کند.

کلیدواژه ها:

سطوح فرا آب گریز ، کاهش پسای اصطکاکی ، زبری سطح ، جریان آرام ، میکروکانال