بررسي عددي تاثير هندسه‌هايمختلف بر كارآيي اختلاط جريان در ميكروميكسرهايغيرفعال با سرعت‌هاي ورودينوساني

Numericalinvestigation on the effect of various geometries on mixing efficiency of passivemicromixerswithoscillatory inlet velocities

استفاده از ميكروميكسرها براي بهبود اختلاط جريان در ميكروكانال‌ها، به علت پايين بودن عدد رينولدز، امري ضروري است. بنابراين در اين مطالعه، اختلاط در نه ميكروميكسر با هندسه‌هاي مختلف شامل: ميكروميكسر T شكل ساده، ميكروميكسر با موانع مستطيلي و متوازيالاضلاع در ديواره كانال اختلاط، ميكروميكسر T شكل با دو كانال ورودي اضافي موازي، ميكروميكسر T شكل با دو كانال ورودي اضافي عمودي، ميكروميكسر با موانع دايره‌اي و مثلثي در وسط كانال اختلاط، ميكروميكسر لوزي شكل با اضلاع ضخيم و نازك بررسي شده است. براي تمامي ميكروميكسرها سرعت‌هاي ورودي نوساني به صورت سينوسي است كه اختلاف فاز 180 درجه در سرعت كانال‌هاي ورودي وجود دارد. معادلات حاكم به صورت عددي به روش حجم محدود حل شده‌اند و تغييرات درجه اختلاط برحسب زمان در خروجي ميكروميكسر و درجه اختلاط در طول كانال خروجي بر حسب فاصله از انشعاب براي تمامي ميكروميكسرها بررسي و با هم مقايسه شده‌اند. نتايج نشان مي‌دهد اختلاط در ميكروميكسرهايي كه جريان در كانال اختلاط را به چند لايه تقسيم مي‌كنند، مانند ميكروميكسرهاي لوزي، بالا است و در هندسه‌هاي با موانع روي ديواره كمتر مي‌باشد. همچنين در سرعت متوسط ثابت يك فركانس بهينه وجود دارد كه به ازاي آن درجه اختلاط بيشترين مقدار را دارد.

Because ofthelowReynolds numbers in microchannels, using of micromixers to improve the flow mixingis essential. Therefore, in this study mixing in nine different micromixergeometries, such as: simple T-shaped micromixer, micromixer with rectangular or parallelogram ribs on the walls of the mixing channel, T-shaped micromixer with two additional parallel or perpendicular inlet channels, micromixer with circular or triangular barriers in the middle of the mixing channel, rhombus micromixer with thick or thin edges, has been investigated. Sinusoidal oscillatory velocity with a phase difference of 180 degrees relative to each other has been applied to channels inlet. The governing equations have been solved numerically using the finite volume method. For all geometries time variation of mixing degree at microchannel outlet and the variation of mixing degree along the channel length have been computed. Results show that for micromixers, which divide the flow to several layers such as rhombus micromixers, mixing degree is high and the micromixers with ribs on the walls have lower mixing degrees.