مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

اثرات گرمای ژول در جریان الکترواسمتیک درون یک ریزمجرا با سطح مقطع ذوزنقه ای

نویسندگان
1 دانشجو/دانشگاه بیرجند
2 استادیار گروه مکانیک / دانشگاه بیرجند
چکیده
بررسی جریان در ریزمجراها اخیراً شتاب قابل توجهی گرفته است. در مقاله حاضر، حل عددی اثرات گرمای ژول در جریان الکترواسمتیک درون یک ریزمجرا با سطح مقطع ذوزنقه‌ای شکل و دیواره دما ثابت ارائه شده است. معادله انرژی برای توزیع دما، معادله ناویر استوکس برای توزیع سرعت و یک معادله پواسون برای توزیع پتانسیل الکتریکی به روش حجم محدود در مختصات عمومی حل شده است. در عین حال خواص ترموفیزیکی سیال نظیر لزجت دینامیکی و رسانندگی الکتریکی تابع تغییرات دما در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که افزایش عدد ژول موجب افزایش دما، سرعت و دبی در هر مقطع کانال می‌شود. در صورت در نظر نگرفتن اثرات گرمای ژول، افزایش عدد ای-دی‌ال موجب افزایش دبی می‌شود اما با نظر گرفتن اثرات گرمای ژول، تا عدد ای‌دی‌ال 15 این افزایش ادامه دارد اما پس از آن دبی کاهش می‌یابد. افزایش نسبت منظری موجب کاهش سطح مقطع ریزمجرا می‌شود و با توجه به ثابت بودن عدد ژول، دمای میانگین سیال کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Joule heating effects on electroosmotic flow through a microchannel with trapezoidal cross-section

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Afsari 1
Seyed Ali Mirbozorgi 2
1 student/Birjand university
2 Assistant Prof. of Mech. Eng. Birjand Univ.
چکیده English

Flow analysis in the microchannels has recently accelerated dramatically. In this paper, numerical investigation of Joule heating effects on the electroosmotic flow through a microchannel with the trapezoidal cross-section and constant wall temperature have been presented. The energy equation for the temperature distribution, Navier–Stokes equation for the velocity distribution and a Poisson equation for the electric potential distribution have been solved by using the finite-volume method in a system curvilinear coordinates. Thermophysical properties such as the dynamic viscosity and electric conductivity vary with temperature. Results show that by increasing the Joule number, the temperature, velocity and mass flow rate increase with constant EDL number. Without considering the Joule heating effects, the increments of EDL number causes in the mass flow rate to increase, but with considering the joule heating effects, the increasing of mass flow rate continues until EDL number 15 and after that the flow rate decreases. On the other hand, when the cross-section is reduced by the increasing aspect ratio, the joule number remains constant while the mean temperature decreases.

کلیدواژه‌ها English

Electroosmotic flow
Joule heating
Trapezoidal microchannel
Constant wall temperature