مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه پارامتری جریان صوتی در سیال زیستی غیرنیوتنی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2 عضو هیات علمی/دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی (گروه انرژی)
3 عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
امواج فراصوتی کاربردهای متنوعی در حوزه سلامت دارد. مهم ترین کاربردها تشخیص و درمان بیماری، دارورسانی، تفکیک و مطالعه سلولی است. عبور امواج فراصوتی از بافت ها و اعضا می تواند با ایجاد حرارت، حباب، تنش و ارتعاش منجر به واکنش های شیمیایی، تغییرات فیزیکی و زیستی گردد. آن چه موجب تشدید تکاپوی علمی در بین پژوهشگران این حوزه شده است، کاستن از اثرات مخرب و افزودن به کارایی این ابزار سودمند است. در این پژوهش، تداخل دو پدیده غیرخطی جریان صوتی ناشی از عبور میدان فراصوتی از سیال زیستی و لزجت غیرنیوتنی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در حل مساله با لحاظ کردن اثرات غیر خطی میدان فراصوتی، از معادله‌های پیوستگی، تکانه سیال و حالت استفاده شده است. در این مقاله تاثیر پارامتری امپدانس دیواره، سرعت جریان ورودی و مدل های لزجت غیرنیوتنی بر جریان صوتی بررسی شده است. نتایج نشان دهنده تاثیر سرعت جریان ورودی به مجرا بر اندازه سرعت جریان صوتی و عدم تاثیر آن بر پروفیل جریان صوتی است. با افزایش امپدانس دیواره‌، از اندازه سرعت جریان صوتی کاسته می‌شود، این کاهش برای سیال غیرنیوتنی شدیدتر است. در نظرگرفتن مدل لزجت غیرنیوتنی برای سیال زیستی، موجب تغییر در اندازه سرعت در نزدیکی مرزها می شود، حال آن که در میانه میدان تاثیرات کمتری دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Parametric study of acoustic streaming in non-Newtonian bio-fluid

نویسندگان English

Roozbeh Aayani 1
Azadeh Shahidian 2
Majid Ghassemi 3
1 PhD candidate K.N. Toosi University of Technology
3 Professor of Mechanical Engineering, K.N. Toosi University of Technolory
چکیده English

Ultrasonic waves have variety of applications in bio field. The most important applications are diagnosis and treatment of diseases, drug delivery, cell separation and cell study. Passing ultrasonic waves through tissues and organs, which creates heat, bubble, stress and vibration, can result in chemical reactions, physical and biological changes. What exacerbated the researchers' scientific activities in this area is reducing the harmful effects and increasing the usefulness of this beneficial tool. In current research, the interaction of two nonlinear phenomena, acoustic streaming due to passing ultrasonic waves through bio-fluid and non-Newtonian viscosity is studied numerically. Taking into account nonlinear effects of ultrasonic field, continuity, momentum and state equations are used. In this paper, parametric effects of wall impedance, inlet flow velocity and non-Newtonian viscosity models on acoustic streaming are investigated. Results indicate influence of inlet speed on acoustic streaming velocity magnitude and its ineffectiveness on acoustic streaming profile. By increasing wall impedance, acoustic streaming magnitude decreases. This reduction is more intensive for non-Newtonian fluid. Considering non-Newtonian viscosity model for bio-fluid leads to velocity changes near boundaries, while it has less influence at domain middle.

کلیدواژه‌ها English

Nonlinear Ultrasonic field
Acoustofluidics
Non-Newtonian Fluid