در این مقاله، راندمان اختلاط در جریان الکترواسموتیک درون یک ریزمخلوط‌گر با زتاپتانسیل غیریکنواخت دیواره برای حالت‌های مختلف به‌صورت عددی شبیهسازی شده است. هندسه جریان یک مجرای دوبعدی بین دو صفجه موازی است و جریان مورد نظر تراکم ناپذیر، پایدار و آرام فرض شده است. معادلات حاکم بر مسأله، شامل معادلات میدان‌های پتانسیل الکتریکی داخلی و خارجی، معادلات توزیع غلظت یون‌های مثبت و منفی (ارنست-پلانک)، معادله‌ی غلظت گونه‌ها و معادلات اندازه حرکت اصلاح شده (ناویر-استوکس) برای میدان جریان سیال به روش عددی حجم محدود حل شده است. به منظور اعتبارسنجی برنامه عددی، نتایج تحلیلی یک جریان ایده‌آل الکترواسموتیک که در آن سراسر دیواره‌ها باردار می‌باشد، با نتایج حل عددی به‌دست آمده مقایسه شده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که با تغییرات زتاپتانسیل دیواره در ناحیه میانی به‌صورت خطی-صعودی، خطی-نزولی و سهموی برای جریان در یک ریزمجرا، راندمان اختلاط نسبت به حالت زتا ثابت افزایش می‌یابد. برای دو حالت تغییر خطی زتاپتانسیل، راندمان اختلاط به 86 درصد و برای تغییر سهموی زتاپتانسیل به 75 درصد افزایش می‌یابد. این در حالی است که با ثابت بودن زتاپتانسیل دیواره در ناحیه میانی، حداکثر راندمان اختلاط 64 درصد می‌باشد. در حالتی که تنها دیواره بالایی در ناحیه میانی دارای زتاپتانسیل می‌باشد، نتایج نشان داد که یک ناحیه گردابه‌ای در جریان ایجاد می‌گردد. این ناحیه گردابه‌ای باعث می‌شود تا راندمان اختلاط به حداکثر (100 درصد) برسد.

واژه‌های کلیدی: ریزمخلوط‌گر، شبیه‌سازی عددی، ارنست-پلانک، ناویر-استوکس

متن کامل [PDF 5433 kb]   (5018 دریافت)