بررسي عددي هيدروديناميك جريان دو فازي گاز - مايع در ميكروكانالها

در جریان دو فازی در میكروكانالها بدلیل داشتن سطح به حجم بیشتر و مسیر انتقال كمتر نسبت به كانالهای معمولی انتقال حرارت و جرم بالاست. برای همین استفاده از میكروكانالها در حال افزایش است. برای بررسی جریان و پدیده های انتقال در میكروكانالها بایستی ابتدا هیدرودینامیك آنها مشخص شود. در این مطالعه هیدرودینامیك جریان لخته ای نوع تیلور در میكروكانالها با استفاده از دینامیك سیالات محاسباتی انجام می شود. برای این كار مشخصات لخته ها با مطالعات دیگر مقایسه شده، اثرات تغییر قطر، سرعت فازها و گرانش مورد بررسی قرار می گیرد. ادامه شیوه این مطالعه روش مناسبی برای بررسی انتقال جرم و واكنش در جریان دو فازی در میكروكانالها را بدست می دهد. نتایج نشان می دهد كه مدل حجم سیال هم در حالت دو بعدی وهم در حالت سه بعدی به خوبی تغییرات فشار را پیش بینی می كند و مقادیر بدست آمده توافق خوبی با فشار تئوری یانگ لاپلاس و مقالات منتشر شده قبلی بوسیله كیان و لاوال (2006) [1] دارد. با كم شدن قطر كانال، ناحیه اختلاط كمترشده، تعداد بیشتری لخته تولید می شود و طول لخته ها كاهش می یابد. تحلیل بیشتر داده ها نشان می دهد كه كشش سطحی نقش اصلی را در تعیین خواصی لخته ها در میكرو كانالها بازی می كند و عدد بوند معیار مناسبی برای بررسی تأثیرات جاذبه است.

During the two-phase microchannels because having large surface to volume ratios and small transport paths over conventional, mass and heat transfer is high. Hence use microchannels is increasing. To study the flow and transport phenomena in microchannels must first hydrodynamic behavior be determined. In this work, we study the hydrodynamic behavior of a Taylor slug gas-liquid system in flow microchannels using Computational Fluid Dynamics. To do this, slug characteristics compared with other studies, the effects of variable diameter, phases velocity and gravity are investigated. The continue of this way, achieve suitable method for the study of mass transfer and reaction during the two-phase in microchannels. Results indicate that the VOF in both 2D as well as 3D,predict pressure and the values obtained, are in good agreement with theoretical Young-Laplace pressure and previous articles published by Qian and Lawal (2006) [1]. Smaller the channel diameter, smaller will be the mixing zone which will increase the vortices. More analysis of data shows that Surface tension is the most dominating force in microchannels and the Bond number appropriate criterion the effects of gravity