مطالعه پارامتري جريان صوتي در سيال زيستي غيرنيوتني

Parametric study of acoustic streaming in nonNewtonian biofluid

امواج فراصوتي كاربردهاي متنوعي در حوزه سلامت دارد. مهم ترين كاربردها تشخيص و درمان بيماري، دارورساني، تفكيك و مطالعه سلولي است. عبور امواج فراصوتي از بافت ها و اعضا مي تواند با ايجاد حرارت، حباب، تنش و ارتعاش منجر به واكنش هاي شيميايي، تغييرات فيزيكي و زيستي گردد. آن چه موجب تشديد تكاپوي علمي در بين پژوهشگران اين حوزه شده است، كاستن از اثرات مخرب و افزودن به كارايي اين ابزار سودمند است. در اين پژوهش، تداخل دو پديده غيرخطي جريان صوتي ناشي از عبور ميدان فراصوتي از سيال زيستي و لزجت غيرنيوتني به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. در حل مساله با لحاظ كردن اثرات غير خطي ميدان فراصوتي، از معادله‌هاي پيوستگي، تكانه سيال و حالت استفاده شده است. در اين مقاله تاثير پارامتري امپدانس ديواره، سرعت جريان ورودي و مدل هاي لزجت غيرنيوتني بر جريان صوتي بررسي شده است. نتايج نشان دهنده تاثير سرعت جريان ورودي به مجرا بر اندازه سرعت جريان صوتي و عدم تاثير آن بر پروفيل جريان صوتي است. با افزايش امپدانس ديواره‌، از اندازه سرعت جريان صوتي كاسته مي‌شود، اين كاهش براي سيال غيرنيوتني شديدتر است. در نظرگرفتن مدل لزجت غيرنيوتني براي سيال زيستي، موجب تغيير در اندازه سرعت در نزديكي مرزها مي شود، حال آن كه در ميانه ميدان تاثيرات كمتري دارد.

Ultrasonic waves have variety of applications in bio field. The most important applications are diagnosis and treatment of diseases, drug delivery, cell separation and cell study. Passing ultrasonic waves through tissues and organs, which creates heat, bubble, stress and vibration, can result in chemical reactions, physical and biological changes. What exacerbated the researchers scientific activities in this area is reducing the harmful effects and increasing the usefulness of this beneficial tool. In current research, the interaction of two nonlinear phenomena, acoustic streaming due to passing ultrasonic waves through biofluid and nonNewtonian viscosity is studied numerically. Taking into account nonlinear effects of ultrasonic field, continuity, momentum and state equations are used. In this paper, parametric effects of wall impedance, inlet flow velocity and nonNewtonian viscosity models on acoustic streaming are investigated. Results indicate influence of inlet speed on acoustic streaming velocity magnitude and its ineffectiveness on acoustic streaming profile. By increasing wall impedance, acoustic streaming magnitude decreases. This reduction is more intensive for nonNewtonian fluid. Considering nonNewtonian viscosity model for biofluid leads to velocity changes near boundaries, while it has less influence at domain middle.