مدلسازي و بررسي تجربي عملكرد هندسه‌هاي مختلف ميكروكانال‌هاي عريض و باريك در به دام اندازي ذرات

در اين مقاله به روشي ابداعي (شبه سه بعدي) موفق شديم تاثير همزمان نيروهاي اينرسي و مگنوس را به منظور متمركز سازي و به دام‌اندازي ذرات در كانال‌هاي مستقيم و عريض و باريك، شبيه سازي نماييم. همچنين هندسه هاي متفاوتي نسبت به كارهاي پيشين براي استفاده در اين نوع از ادوات بررسي شده است كه پيش از اين شبيه سازي نشده بود. شبيه‌سازي‌ها در محيط نرم افزار كامسول كه مبتني بر روش‌هاي المان محدود مي‌باشد، صورت گرفته است و آزمايش‌ها با استفاده از ميكروكانال‌هاي ساخته شده با روش ليتوگرافي و ماده‌ي PDMS و عكس‌برداري توسط ميكروسكوپ نوري انجام شده است. استفاده از روش شبيه‌سازي شبه سه بعدي موجب شد زمان شبيه‌سازي‌ها 88% كاهش يابد. نتايج نشان مي‌دهد با افزايش قطر ذرات و عدد رينولدز جريان در ميكروكانال‌ها، ذرات سريع‌تر به تعادل مي‌رسند و با تغيير نسبت ابعادي كانال، موقعيت تعادلي ذرات تغيير مي‌كنند و الگوهاي تعادلي مختلفي مشاهده مي‌شود. در كانال‌هاي عريض و باريك نيز افزايش قطر ذرات موجب افزايش بازدهي بدام اندازي كانال مي‌شود. نتايج آزمايشگاهي نيز صحت نتايج شبيه‌سازي را مورد تاييد قرار مي‌دهد و ذرات 19 ميكروني در بخش عريض كانال بدام افتاده درحاليكه ذرات 10 ميكروني از آن خارج مي‌شوند. اما افزايش دبي تنها تا رسيدن به بهينه‌ي آن يعني ml/min 0.35 موجب افزايش بازده مي‌شود و پس از آن افزايش دبي تاثير مثبتي بر بازده ندارد. همچنين با تغيير هندسه‌ي بخش عريض از مستطيل به دايره، بازدهي به دام اندازي افزايش و به 0.86 رسيد.