شبيه سازي CFD هيدروديناميك جريان در ميكروكانال سيكلوني

در این پژوهش اختلاط میكروسیالی دو سیال، نرمالبوتانول و آب مورد مطالعه قرار گرفت. یك میكرومیكسر با هندسه جدید موسوم به هندسه سیكلونی معرفی گردید. اثر تغییرات دبی ورودی بر روی الگوی جریان با استفاده از تكنیك های دینامیك سیالات محاسباتی ( CFD ) بررسی شد. نتایج بدست آمده از نرم افزار با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند كه دقت بالای شبیه سازی را نشان میداد. با توجه به نتایج میتوان بیان كرد كه در اعداد رینولدز پایین (دبی ورودی كم) جریان لخت های تشكیل میشود كه با حركت دوفاز به شكل قطرات متناوب قابل تشخیص است. با افزایش دبی ورودی فازها به ترتیب رژیم جریان موازی و سپس چرخشی سیكلونی حاصل میشود. همچنین میتوان در دبی های بالا هر سه رژیم جریان چرخشی، موازی خطی و لخت های را به ترتیب مشاهده نمود.

Microfluidic mixing of n-butanol with distilled water was studied. A new geometry of the micro-mixer, called cyclonic geometry, was introduced. The effect of inlet flow rate on flow pattern was investigated using computational fluid dynamics techniques. The simulation results were compared with the experimental results that showed high accuracy of simulations. According to the results, a slug flow has been formed at low Reynolds numbers (low inlet flow rate) that is known by with consecutive moving drops. A parallel regime was obtained with increasing the inlet flow rates and further increase in flow rates led to a swirling two phases flow. Also, all three flow regimes of swirling, parallel, and slug can be observed, respectively, at high flow rates.