مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل اثرات حرارتی روی جریان الکترواسمتیک درون یک ریزمجرای تخت به روش لتیس بولتزمن

نویسندگان
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد
2 استادیار گروه مکانیک / دانشگاه بیرجند
چکیده
در این مقاله اثرات دمای سیال ورودی روی طرح جریان الکترواسمتیک درون یک ریزمجرای تخت با دیواره‌های دما ثابت توسط حل معادلات حاکم به روش لتیس بولتزمن تحلیل شده است. هدف اصلی این مطالعه جستجوی اثرات تغییر دما بر توزیع یون‌ها و به تبع آن، پتانسیل الکتریکی داخلی و میدان سرعت سیال می‌باشد. برای آنکه بتوان از معادله توزیع یون بولتزمن استفاده نمود از دمای میانگین کاسه‌ای برای هر مقطع از ریزمجرا استفاده گردیده است. در روش لتیس بولتزمن بکار رفته، از مدل ال.بی.جی.کی(LBGK) برای مدلسازی تابع برخورد معادله بولترمن و از شرایط مرزی زو- هی برای میدان سرعت استفاده شده است. از مدل وانگ برای حل معادله پواسون- بولتزمن و از مدل هی- چن برای حل معادله انرژی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش اختلاف دمای سیال ورودی و دمای دیواره‌ها میزان دبی جریان الکترواسمتیک افزایش می‌یابد. همچنین مشاهده شد که با کاهش پتانسیل الکتریکی خارجی، افزایش اختلاف دما و کاهش ضخامت لایه دو گانه الکتریکی، در ناحیه وروردی ریزمجرا، منطقه‌ای با جریان بازگشتی تشکیل می‌شود که می‌تواند به منظور کنترل طرح جریان داخلی موثر واقع شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The analysis of thermal effects on the electro-osmotic flow in a microchannel with the Lattice Boltzmann method

نویسندگان English

Amer Alizadeh 1
Seyed Ali Mirbozorgi 2
2 Assistant Prof. of Mech. Eng. Birjand Univ.
چکیده English

In this paper the effects of the inlet fluid temperature on the electro-osmotic flow pattern in a two-dimensional microchannel with constant walls temperature is investigated with solving the governing equations by the Lattice Boltzmann method. The main objective of this research is to study the effects of temperature variations on the distribution of ions and consequently internal electric potential and velocity field. For make possible to use the Boltzmann ion distribution equation, cup mean temperature for every cross section of the microchannel is used. At the used Lattice Boltzmann method, LBGK model for modeling the Boltzmann collision function and the Zou-He boundary conditions method for velocity field has been used. Wang model for solving the Poisson-Boltzmann and He-Chen model for solving the energy equation has been used. The results show that, with increase the temperature difference between the inlet flow and the walls, the electro-osmotic flow rate increases. Also, observed that with decrease the external electric potential and the electric double layer thickness and increase the temperature difference at the inlet zone of the microchannel, a region with return flow is formed which can be used for controlling the internal flow pattern.

کلیدواژه‌ها English

Lattice Boltzmann Method
Electro-osmotic flow
Microchannel
Temperature effects
Cup mean temperature