شبیه سازی جریان الکترواسموتیک با روش لتیس - بولتزمن
چکیده
در این پایان نامه جریان الکترواسموتیک در یک ریزمجرای تخت دو بعدی متشکل از دو صفحه موازی به روش لتیس- بولتزمن شبیه سازی شده است. سیال عامل در این شبیه سازی یک محلول الکترولیت با غلظت یونی متقارن می باشد. پس از معرفی معادلات حاکم در مدل محیط پیوسته، حل عددی آنها با معرفی مجموعه ای از معادلات هم ارز در مدل لتیس-بولتزمن (lattice boltzmann) ارائه شده است. بویژه جهت حل معادله حاکم بر توزیع یونها یعنی معادله شناخته شده ارنست-پلانک یک مدل جدید و مناسب در مدل لتیس-بولتزمن معرفی و حل شده است. برای ارزیابی صحت شبیه سازی عددی، از حل تحلیلی مربوط به یک جریان الکترواسموتیک کاملا توسعه یافته استفاده شده است. پس از تائید صحت شبیه سازی، اثرات ناپیوستگی بار سطحی دیواره روی جریان الکترواسموتیک فوق الذکر مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که ناپیوستگی بار سطحی مانع از پیدایش یک جریان کاملا توسعه یافته در طول مجرا می گردد و عملکرد متقابل نیروهای اصطکاکی و الکتریکی روی جریان سیال باعث ایجاد یک گرادیان فشار معکوس در مجرا می گردد. دو نوع توزیع بار سطحی مورد مطالعه در این پایان نامه، طرح های پیچیده و متفاوتی از جریان را بوجود آورده اند. بویژه در آخرین توزیع که فقط دیوار بالایی باردار است یک جریان چرخشی در مجرا تشکیل شده است که از آن می توان در موارد متعددی از قبیل مخلوط سازی چند سیال در وسایل ظریفی مانند آزمایشگاه روی یک تراشه (lab on a chip) به طور کارآمد استفاده نمود.