تحليل اثرات پارامترهاي هندسي و عملكردي يك ميكروپمپ لزجتي با رويكرد كمينه‌سازي توليد آنتروپي به روش لتيس-بولتزمن

Analysis of effects of geometrical and operational parameters of viscous micropump with the approach to entropy generation minimization by LBM

در مقاله حاضر يك مطالعه عددي براي تحليل اثرات پارامترهاي هندسي و عملكردي يك ميكروپمپ لزجتي با رويكرد كمينه سازي توليد آنتروپي به روش لتيس-بولتزمن انجام شده است. در بررسي تاثير تغيير همزمان پارامتر هندسي L و عملكردي ?P^* مشخص شد كه در تمامي ?P^*هاي بررسي شده، دو محدوده 1.2 < L < 1.6 و 4.4 < L < 4.8 به عنوان محدوده هاي بهينه از ديدگاه توليد آنتروپي و از طرف ديگر محدوده هاي 1.1 < L < 1.6 و 4.4 < L < 4.9 نيز از ديدگاه كمينه توان مصرفي روتورها به عنوان محدوده هاي بهينه مطرح شدند. با توجه به هم پوشاني كامل محدوده هاي بهينه ي كمينه توليد آنتروپي با ديدگاه كمينه توان مصرفي، مي توان همان محدوده هاي ذكر شده از ديدگاه كمينه توليد آنتروپي را به عنوان بهينه ترين محدوده ها انتخاب نمود. نتايج تاثير تغيير همزمان پارامتر هندسي L و عملكردي Re نشان داد كه در تمامي Reهاي بررسي شده، دو محدوده 1.1 < L < 1.5 و 4.5 < L < 4.9 به عنوان محدوده هاي بهينه از ديدگاه توليد آنتروپي و محدوده هاي 1.2 < L < 1.6 و 4.4 < L < 4.8 نيز از ديدگاه كمينه توان مصرفي به عنوان محدوده هاي بهينه مطرح مي باشند. بنابراين محدوده مشترك اين دو ديدگاه يعني 1.2 < L < 1.5 و 4.5 < L < 4.8 مي تواند به عنوان بهينه ترين محدوده انتخاب شود. در رابطه با تاثير تغيير همزمان پارامتر هندسي ? و پارامترهاي عملكردي ?P^* و Re معين شد كه در تمامي Reها و ?P^*هاي بررسي شده، محدوده 0.1 < ? < 0.5 به عنوان محدوده بهينه از ديدگاه كمينه توليد آنتروپي و نيز توان مصرفي روتورها انتخاب مي شود.

In the present paper, a numerical study is performed to analyze the geometrical effects and operational parameters of viscous micropump based on the Entropy Generation Minimization by Lattice Boltzmann Method. Simultaneous examinations of the geometrical parameter L, and operational parameter ?P^*, showed that in all applied ?P^*, two ranges of 1.2 < L < 1.6 and 4.4 < L < 4.8 based on the entropy generation minimization and two ranges of 1.1 < L < 1.6 and 4.4 < L < 4.9 according to the minimum required power of rotors are identified as the optimum geometrical length scales. Due to the complete overlap of optimum ranges of the EGM minimization with that of the minimum power of rotors, the range associated with the EGM viewpoint is selected as the optimal range. Results of the effect of change in the geometric parameter L and operational parameters Re showed that in all considered Re, two ranges of 1.1 < L < 1.5 and 4.5 < L < 4.9 according to the EGM viewpoint and two ranges of 1.2 < L < 1.6 and 4.4 < L < 4.8 based on the minimum power of rotors viewpoint are introduced as the optimum ranges. Therefore, the common range of both viewpoints, namely 1.2 < L < 1.5 and 4.5 < L < 4.8 can be selected as the most optimal range. Regarding the effect of the geometrical variations of the parameter ? with operational parameters of Re and ?P^* it is determined that in all considered Re and ?P^*, the range of 0.1 < ? < 0.5 is selected as the optimum range according to the viewpoints of both the EGM and minimum power of rotors.