شبیه سازی عددی روند تشکیل قطره در یک میکروکانال t- شکل تحت میدان مغناطیسی
چکیده
کاربرد میکرودستگاهها در تحقیقات علمی و همچنین انجام عملیات های مختلف، به ویژه در علوم بیولوژی و بیوشیمی در چند دهه اخیر افزایش چشمگیری داشته است. در این دستگاهها عموماً از میکروسیال هایی که به صورت قطرات منفرد در جریان سیال حرکت می کنند استفاده می شود. دلیل این امر، قابلیت کنترل بر حجم قطرات ایجاد شده است. بدین ترتیب می توان حجم مشخصی از واکنش دهنده ها را در فرآیندها به کار گرفت. کنترل اندازه قطرات به روشهای مختلفی انجام می شود. یکی از این روشها استفاده از اثر میدان مغناطیسی بر جریان سیال (mhd) است. بکارگیری این روش ویژگی های منحصر به فردی دارد، که از جمله آنها سهولت در تعبیه تشکیلات مربوطه در ابعاد میکرون، و عدم لزوم ایجاد تغییرات در خصوصیات فیزیکی فازها و پارامترهای جریان – مانند سرعت های ورودی – است. شایان ذکر است که اثر کشش سطحی در ابعاد ریز، بسیار حائز اهمیت بوده و در مقایسه با سایر نیروها مقادیر قابل توجهی را به خود اختصاص می دهد. در این پژوهش، ابتدا به مدلسازی عددی اثر کشش سطحی پرداخته شده است. صحت و دقت این مدلسازی، از طریق مقایسه نتایج با نمونه های معتبر مورد سنجش و ارزیابی قرار گرفته است. پس از آن اثرات mhd از نقطه نظر عددی در کانون توجه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از مدلسازی مربوط به این اثر نیز با نمونه های مختلفی مقایسه و اعتبارسنجی شده است. سپس نتایج تحقیقات گذشته در شبیه سازی جریان در یک میکروکانال t- شکل بررسی و تایید شده است. این نتایج شامل تاثیر سرعت ورودی جریان اصلی و ثانویه، و همچنین تاثیر تغییر ثابت کشش سطحی بر اندازه قطرات می باشد. در ادامه به موضوع اصلی این پژوهش، یعنی شبیه سازی عددی تاثیر یک میدان مغناطیسی یکنواخت بر روند تشکیل و اندازه قطرات، در یک میکروکانال t- شکل پرداخته شده است. بر این اساس، مشاهده شد که قطر قطرات با افزایش شدت میدان مغناطیسی، کاهش می یابد.