بررسي عددي كارآيي ميكروميكسرهاي غير فعال با هندسه‌هاي مختلف توسط ديناميك سيالات محاسباتي

Numerical Investigation of Micro-performance passive mixers with different geometries Computational Fluid Dynamics

استفاده از میكرومیكسرها برای بهبود اختلاط جریان به علت پایین بودن عدد رینولدز، امری ضروری است. در این مطالعه به بررسی و شبیه سازی جریان و آمیختگی دو سیال تراكم‌ناپذیر در شش میكرومیكسر T_شكل ساده، میكرومیكسر با موانع مستطیلی باریك روی دیواره كانال اختلاط، میكرومیكسر با موانع متوازی الاضلاع روی دیواره كانال اختلاط، میكرومیكسر با موانع دایره‌ای در وسط كانال اختلاط، میكرومیكسر با موانع مستطیلی ضخیم روی دو طرف دیواره كانال اختلاط و میكرومیكسر مارپیچ به صورت موانع مستطیلی روی دیواره كانال اختلاط پرداخته شده است. معادلات حاكم به صورت عددی به روش حجم محدود حل شده‌اند و تغییرات درجه اختلاط بر حسب زمان در خروجی میكرومیكسر و درجه اختلاط در طول كانال خروجی بر حسب فاصله از انشعاب برای تمامی میكرومیكسرها بررسی و با هم مقایسه شده‌اند. با توجه به نتایج می‌توان دریافت كه كه هندسه‌های به صورت مارپیچ و با موانع در دیواره اختلاط را به طرز قابل توجهی افزایش می‌دهند و هندسه‌های با موانع در وسط كانال نه تنها باعث بهبود اختلاط نمی‌شوند، بلكه اختلاط را نیز نسبت به هندسه ساده‌تر كمتر می‌كنند. به طور كلی افزایش عدد اشمیت و به تبع آن افزایش عدد پكلت، به معنای كاهش ضریب نفوذ دو سیال در یكدیگر می‌باشد و به دلیل اینكه سازوكار اصلی اختلاط در ابعاد میكرو ضریب نفوذ می‌باشد، بنابراین این امر سبب كاهش اختلاط دو سیال می‌گردد و كاهش عدد اشمیت به معنای افزایش ضریب نفوذ بوده و سبب افزایش شدت اختلاط می‌شود.

The use of micro-mixer for improved mixing due to low Reynolds number flow is essential. In this study, the simulation of flow and mixing of two incompressible fluid in six micro-mixer T_ shape form, micro-mixer with narrow obstacles on the wall of the mixing channel, micro mixers with parallelogram obstacles on the wall of the mixing channel, micro mixers with circle obstacles in the middle of the mixing channel, micro mixers with a thick rectangular blocks on either side of the mixing channel and spiral micro-mixers rectangular barriers on the wall of the mixing channel were evaluated. The numerical equations were solved base of limited volume and changes of the mixing rate on time in micro-mixer output and the mixing rate in output channel on distance from the branch for all the micro-mixer were observed and evaluated. According to resume mixers with spiral forms and obstacle on the wall can improve the act of mixing significantly and mixers with obstacles in the middle of the channel not only do not improve act of mixing but also decrease the act of mixing than simple shaped ones. General increase in Schmidt,s number and in order to that, peclet,s number. Means decrease in to fluids penetration ratio in each other and at this tate this can reduce the mixing rate of two fluids in each other and in the other hand reducation of the Schmidt,s number result in increasing of the mixing index and the rise in mixing intensity.