توليد قطرات در ميكروكانال T شكل اصلاح شده

droplet generation in the modified T-shaped microchannel

امروزه بيشتر كشورها، در حال توسعه تكنولوژي ميكروفلوئيديك هستند . ميكروفلوئيديك دانش به كارگيري و كنترل مقادير بسيار كم سيال در حجم پيكوليتر تا ميكروليتر است كه در حوزه هاي فراواني از جمله فيزيك، شيمي، مهندسي پزشكي، مهندسي شيمي،‌ مكانيك سيالات، داروسازي، نانوتكنولوژي و بايوتكنولوژي استفاده مي شود.از مهم ترين پديده هاي دوفازي در ميكروكانال ها، تشكيل قطره بر مبناي فرايند امولسيون مي باشد كه راه‌حل‌هاي جديدي را براي چالش‌هاي امروزي در زيست‌شناسي و پزشكي براي تشخيص‌ها و درمان‌هاي پيشرفته ارائه مي‌كند. به اين ترتيب در اين مقاله تشكيل قطره در كانالي با مقياس ميكرو وبدون اعمال نيروي خارجي(غيرفعال) بصورت عددي به كمك روش شبيه سازي مناسب، مدل سازي مي شود. مدل مورد مطالعه يك هندسه متقاطع تي شكل با مانع است.اثر تغييرات پارامترهاي بي بعد ميكروكانال تي شكل و نسبت دبي دو فاز، همچنين نقش موثر مانع بكار رفته بررسي مي شود. سايز قطره توليد شده اساساً توسط نسبت سرعت جريان فاز پيوسته و پراكنده، كشش بين سطحي بين دو فاز و هندسه ي كانال كنترل مي شود.بررسي ها نشان داد وجود مانع به همراه كاهش نرخ جريان فاز پراكنده يا افزايش سرعت جريان فاز مداوم، كاهش اندازه قطره را تشديد مي دهد. براي يك نسبت دبي معين، در هندسه ساده۸ قطره با قطر ۱۱۰ميكرومتر توليد شد درحالي كه با ايجاد مانع اين تعدادبه ۲۵قطره با قطر۷۰ميكرومتر افزايش يافت. براي يك هندسه معين ، دبي بالاتر منجر به افزايش نرخ توليد خواهد شد و دبي پايين تر ، فركانس كمتري را توليد مي كند.

Microfluidic is the knowledge of applying and controlling very small amounts of fluid in picoliters to microliters, which is used in many fields including physics, chemistry, medical engineering, chemical engineering, fluid mechanics, pharmacy, nanotechnology, and biotechnology. The most important phenomenon of two-phase flow in microchannels is the formation of droplets based on the emulsion process, which offers new solutions to today s challenges in biology and medicine for advanced diagnoses and treatments. Thus, in this paper, droplet formation in a micro-scale channel without applying external force (passive) is numerically modeled. The studied model is a cross-sectional T-shaped geometry with a barrier. The effect of changes in the dimensionless parameters of the T-shaped microchannel and the two-phase flow ratio, as well as the effective role of the barrier, are investigated. The size of the generated droplet is mainly controlled by the ratio of continuous and dispersed phase velocity, the interfacial tension between the two phases, and channel geometry. For a certain flow ratio, in simple geometry 8 droplets with a diameter of 110 micrometers were produced, while by creating a barrier, this number increased to 25 droplets with a diameter of 70 micrometers. Forgiven geometry, a higher flow rate will increase the production rate, and a lower flow rate will produce a lower frequency.