مطالعه اثر تغییر هندسه میکروکانال بر دینامیک تشکیل قطره با استفاده از نوسانات کمیت های جریان

ابزارهای ماکروفلویدیک به وسیله میکروکانال ها شناخته می شوند که دارای تنوع گسترده ای هندسی میباشند. ابعاد عرض آن ها معمولا در حدود 100 میکرومتر میباشد. ترکیب دو سیال غیر حل شونده (امولسیون) در میکروکانال ها به دلیل کاربرد گسترده آن از اهمیت بالایی برخوردار است. مواردی از کاربرد آن در صنایع، شکافت (تجزیه اتمی)، بهبود انتقال جرم ماکرواسکیل، از بین بردن تومورها، در واکنش های شیمیایی در مقیاس میکرون، آنالیز پروتیین، کریستالیسیون، دی ان ای، سنتز نانوذرات، انتقال و کنترل میزان و محل اثر دارو درون بدن و ابزارهای تشخیص که شامل استفاده از کلوییدها، ملکول ها و سلول های بیولوژیکی را می توان نام برد که حوزه فعالی از پژوهش می باشند. در میکروکانال ها فاز پراکنده، به وسیله فاز پیوسته مایع غیر قابل انحلالی به المان های مجزایی تقسیم می شود. فرآیند تشکیل قطره مکانیزم پیچیده ای بوده که از رقابت بین نیروهایی مانند تنش فصل مشترک، برشی، اختلاف فشار و اغتشاشات احتمالی نیرویی خارج از سیستم نشات می گیرد. این نیروها بستگی به خواص سیال (ویسکوزیته سیال و چگالی)، خواص مرتبط با هندسه (عرض و عمق کانال)، خواص جریان (نرخ دبی یا سرعت) دارد.. جهت فهم درست این فیزیک، بررسی رفتار دینامیکی قطره در قالب یک جریان دو فازی اهمیت بسیاری دارد. در این مطالعه در یک تحلیل سه بعدی، اثر تغییر شکل میکروکانال (تغییر زاویه کانال فاز پراکنده) و پارامتر جریان (مقدار دبی فاز پیوسته)، در رژیم فشاری بر شکل و اندازه قطرات، الگوی نوسانات فشار در طول زمان و در طول کانال و دوره تناوب زمانی تشکیل قطره بررسی می شوند. روش عددی مورد استفاده روش حجم سیال بوده و در فرآیند شبیه سازی از نرم افزارهای ICEM-CFD ، FLUENT و CFD-POSTاستفاده شده است.

کلیدواژه ها:

میکروکانال نوع Y ، تشکیل قطره ، روش حجم سیال ، جریان دو فازی ، امولسیون