بررسي عملكرد نوع جديد ميكروميكسر Lشكل دوگانه

Examining the Performance of New Double L-Shaped Micromixer Type

طرح هاي جديدي از ميكروميكسرهاي منفعل Lشكل دوگانه براساس رويكرد تجزيه و بازتركيب جريان مورد بررسي قرار گرفته است. مطالعه عددي بر ميكروميكسر ها در محدوده اعداد رينولدز 50 تا 200 انجام شده است. از معادلات سه بعدي ناويراستوكس به منظور تحليل رفتار جريان و اختلاط استفاده شده است. دو پيكربندي متفاوت از حالت هاي قرارگيري واحدهاي L مورد بررسي قرار گرفته و براي بهبود شاخص اختلاط دو راهكار ارايه شده است. چنانچه دو واحد Lشكل يكسان، در يك صفحه و به صورت هم راستا قرار گرفته باشند (طرح 1) ، شاخص اختلاط به علت عمل تجزيه و بازتركيب نامناسب، كم است. قرارگيري دو واحد Lشكل يكسان، در دو صفحه موازي مختلف و به صورت ناهم راستا (طرح 2) ، شاخص اختلاط را بهبود بخشيده و در اعداد رينولدز 100، 150 و 200 به شاخص اختلاط بالاي 95% رسيده است. راهكار متعامدكردن ورودي ها تاثيري بر افت فشار نداشته و تنها در طرح 1، شاخص اختلاط به بالاي 95% در تمام اعداد رينولدز رسيده است. راهكار نامتوازن كردن ميكروميكسر با افزايش افت فشار، شاخص اختلاط را بهبود بخشيده است. اثر پارامتر هندسي نسبت نامتوازن ميكروميكسر در هر دو طرح بررسي و طرح 1 در نسبت نامتوازن 2/5 و طرح 2 در نسبت نامتوازن 2 و 2/5 در تمام اعداد رينولدز به اختلاط كامل رسيده اند. همچنين عملكرد ميكروميكسرهاي پيشنهادي نسبت به ميكروميكسر Lشكل به علت مكانيزم تجزيه و بازتركيب بهتر بوده است. علاوه بر اين، شاخص اختلاط در ميكروميكسر هاي پيشنهادي نسبت به ميكروميكسر هاي تجزيه و بازتركيب محققان پيشين به علت استفاده از واحدهاي Lشكل بيشتر بوده است.

New passive double L-shaped micromixers have been investigated based on the split and recombination flow. Numerical study on micromixers was performed in the Reynolds number range of 50 to 200. The three-dimensional Navier-Stokes equations have been used to analyze flow and mixing behavior. Two different configurations from the positioning of L units have been investigated and two solutions have been proposed to improve the mixing index. If two L units are same shaped, aligned on one plate (design 1), the mixing index is low due to inappropriate split and recombination. The placement of two L units of the same shape on a two-plane parallel and non-aligned (design 2) improve the mixing index and increase to over 95% in Reynolds numbers of 100, 150, and 200. The orthogonal solution to the inputs did not affect the pressure drop and only in design 1, the mixing index could exceed 95% in all Reynolds numbers. Unbalanced micromixer solution improves mixing index by increasing pressure drop. The effect of geometric parameter of asymetric width ratio in both designs was studied and design 1 in asymetric width ratio 2.5 and design 2 in asymetric width ratio 2 and 2.5 have been completely mixed in all Reynolds numbers. Also, the performance of proposed micromixers was better than L-shaped micromixer due to the split and recombination mechanism. In addition, the mixing index was higher in porposed micromixers compared to the split and recombined micromixers of previous researchers due to the use of L-shaped units.