مطالعه عددي تشكيل قطرات مركب در يك سيستم ميكرو سيال مويين شيشه‌اي سه فازي

قطرات مركب حاصل از قطره آب در روغن در آب امولسيون هاي دوگانه اي هستند كه كاربردهاي متعددي از جمله در صنايع غذايي، دارويي و آرايشي دارند. بررسي مولفه هاي موثر در توليد اين قطرات نقش مهمي در توليد كنترل شده آن ها دارد. در اين مطالعه عددي توليد قطرات مركب در دستگاه مويين شيشه اي ميكروسيال تقارن محوري سه فازي بررسي شده است. ساختار اين سيستم از تركيب دو جريان هم جهت (co-flow) و يك جريان متمركزشونده (flow-focusing) تشكيل شده است. در اين مطالعه از روش حجم سيال (volume of fluid) براي حل معادلات حاكم در فاز هاي مختلف استفاده شده است. 5 مولفه بي بعد انتخاب شده تا تاثير هر مولفه  با ثابت ماندن ساير مولفه ها بر قطر قطره مركب، فركانس توليد قطره مركب و طول جدايش (breakup length) قطره مركب بررسي شود. اين مطالعه به طور موفقيت آميزي تشكيل قطرات مركب در رژيم قطره اي را پيش بيني كرده است. نتايج شبيه سازي نشان داده است كه با افزايش نسبت قطر نازل داخلي به قطر لوله خارجي، قطر هسته افزايش و ضخامت پوسته كاهش مي يابد. با كاهش زاويه نوك نازل داخلي، رژيم قطره به رژيم جت شونده تغيير مي كند. با افزايش زاويه تماس فاز مياني نسبت به فاز خارجي در ديواره لوله خارجي از 90 به 120 درجه، فركانس توليد قطرات 22 درصد افزايش يافت. از نتايج اين مطالعه مي توان براي كاربردهايي مانند كشت سلولي سه بعدي بهره برد.