مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی تأثیر هندسه های مختلف بر کارآیی اختلاط جریان در میکرومیکسرهای غیر فعال با سرعت‌های ورودی نوسانی

نویسندگان
1 عضو هیأت علمی / دانشگاه تبریز
2 دانشگاه تبریز
چکیده
استفاده از میکرومیکسرها برای بهبود اختلاط جریان در میکروکانال‌ها، به علت پایین بودن عدد رینولدز، امری ضروری می‌باشد. بنابراین در این مطالعه، اختلاط در نه میکرومیکسر با هندسه‌های مختلف شامل: میکرومیکسر T شکل ساده، میکرومیکسر با موانع مستطیلی و متوازی الاضلاع در دیواره کانال اختلاط، میکرومیکسر T شکل با دو کانال ورودی اضافی موازی، میکرومیکسر T شکل با دو کانال ورودی اضافی عمودی، میکرومیکسر با موانع دایره‌ای و مثلثی در وسط کانال اختلاط، میکرومیکسر لوزی شکل با اضلاع ضخیم و نازک بررسی شده است. برای تمامی میکرومیکسرها سرعت‌های ورودی نوسانی به صورت سینوسی است که اختلاف فاز 180 درجه در سرعت کانال‌های ورودی وجود دارد. معادلات حاکم به صورت عددی به روش حجم محدود حل شده‌اند و تغییرات درجه اختلاط برحسب زمان در خروجی میکرومیکسر و درجه اختلاط در طول کانال خروجی بر حسب فاصله از انشعاب برای تمامی میکرومیکسرها بررسی و با هم مقایسه شده‌ اند. نتایج نشان می‌دهد اختلاط در میکرومیکسرهایی که جریان در کانال اختلاط را به چند لایه تقسیم می کنند، مانند میکرومیکسرهای لوزی، بالا است و در هندسه های با موانع روی دیواره کمتر می‌باشد. همچنین در سرعت متوسط ثابت یک فرکانس بهینه وجود دارد که به ازای آن درجه اختلاط بیشترین مقدار را دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical investigation on the effect of various geometries on mixing efficiency of passive micromixers with oscillatory inlet velocities

نویسندگان English

Sima Baheri Islami 1
Salman Ahmadi 2
1 Academic Member (Assistant professor) / University of Tabriz
2 University of Tabriz
چکیده English

Because of the low Reynolds numbers in microchannels, using of micromixers to improve the flow mixing is essential. Therefore, in this study mixing in nine different micromixer geometries, such as: simple T-shaped micromixer, micromixer with rectangular or parallelogram ribs on the walls of the mixing channel, T-shaped micromixer with two additional parallel or perpendicular inlet channels, micromixer with circular or triangular barriers in the middle of the mixing channel, rhombus micromixer with thick or thin edges, has been investigated. Sinusoidal oscillatory velocity with a phase difference of 180 degrees relative to each other has been applied to channels inlet. The governing equations have been solved numerically using the finite volume method. For all geometries time variation of mixing degree at microchannel outlet and the variation of mixing degree along the channel length have been computed. Results show that for micromixers, which divide the flow to several layers such as rhombus micromixers, mixing degree is high and the micromixers with ribs on the walls have lower mixing degrees. Also, there is an optimum frequency at constant average velocity in which the mixing degree has its highest value.

کلیدواژه‌ها English

Active Micromixer
passive micromixer
Oscillatory Velocity
Mixing Degree