شبیه‌سازی عددی اختلاط سیالات ویسکوالاستیک در یک میکرومیکسر T-Y شکل

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 19 اردیبهشت 1403   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2024.87529.1248

نویسندگان

فاطمه خلیلیان¹؛ مرتضی بیاره^{* 2}

¹گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

²گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

پژوهش حاضر، دینامیک جریان اختلاط دو سیال ویسکوالاستیک یک میکرومیکسر T-Y شکل جدید را تحلیل می‌کند. محلول آبی با 10% پلی‌اتیلن گلایکول با وزن ملکولی 8000 و 1/0% پلی‌اتیلن اکساید با وزن ملکولی 2000000 که یک سیال بوگر است به‌عنوان سیال ویسکوالاستیک انتخاب می‌شود. با استفاده از نرم‌افزار کامسول مولتی‌فیزیکس، اختلاط دو سیال ویسکوالاستیک به صورت عددی و با استفاده از معادله ساختاری اولدروید-بی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. تأثیر سرعت ورودی یکسان، نسبت سرعت‌های ورودی و عدد وایزنبرگ بر بازده اختلاط ارزیابی و میزان افت فشار محاسبه و ارائه خواهد شد. نتایج نشان دادند اثر الاستیک در جریان سیال ویسکوالاستیک عامل اصلی افزایش اختلاط است. در فاصله 2800 میکرومتری از ابتدای کانال اصلی، شاخص اختلاط از حدود 46% برای سرعت ورودی 002/0 متر بر ثانیه به حدود 38% برای سرعت ورودی 006/0 متر بر ثانیه می‌رسد. با افزایش عدد وایزنبرگ، شاخص اختلاط در مقاطع مختلف میکروکانال افزایش یافت زیرا در اعداد وایزنبرگ بزرگتر، ناپایداری سیال ویسکوالاستیک بیشتر می‌شود. همچنین، نشان داده می‌شود که با کاهش نسبت سرعت، شاخص اختلاط کاهش می‌یابد. افت فشار نیز با افزایش سرعت، عدد وایزنبرگ و نسبت سرعت افزایش پیدا می‌کند.

کلیدواژه‌ها

میکروفلوئیدیک؛ میکرومیکسر T-Y شکل؛ سیال ویسکوالاستیک؛ عدد وایزنبرگ؛ شاخص اختلاط

مراجع