بررسي عددي پارامترهاي تأثيرگذار بر جريان دوفازي جامد-مايع در ميكروكانال همگرا-واگرا با استفاده از رهيافت اويلري- لاگرانژي

Numerical Investigation of Effective Parameters on Solid- Liquid Two Phase Flow in Converging- Diverging Microchannel, Using Eulerian - Lagrangian Approach

در اين تحقيق شبيه سازي عددي سه بعدي بر مبناي رهيافت اويلري-لاگرانژي بر روي جريان دو فازي جامد-مايع در يك ميكروكانال همگرا-واگرا با ارتفاع 200 ميكرومتر انجام شده است. اندازه ذرات مورد استفاده 20، 40 و 60 ميكرومتر با چگالي 05/1 گرم بر سانتي متر مكعب مي باشد. نتايج شامل ميدان سرعت ذرات در مقطع عرضي و طولي كانال و بررسي اثر رينولدز سيال حامل، قطر ذرات، ديواره هاي بالا-پايين و ديواره هاي كناري بر ميدان سرعت ذرات مي باشد. نتايج حل عددي نشان مي دهد علاوه بر ديواره هاي بالا-پايين، ديواره هاي جانبي نيز تا 42 درصد سرعت ذرات در مقطع مستقيم ميكروكانال را كاهش مي دهد. در مقايسه با پژوهش هاي ديگران، در اين تحقيق اثر همگرا-واگرا بودن كانال بر روي ته نشيني ذرات مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي دهد در ميكروكانال همگرا-واگرا پديده ته نشيني به دليل شتاب گرفتن ذرات در ناحيه همگرا نسبت به ميكروكانال مستقيم ميانگين 45 درصد كمتر اتفاق مي افتد كه اين امر يكي از مزاياي ميكروكانال هاي همگرا- واگرا مي باشد.

In this research, 3-D numerical simulation based on Eulerian-Lagrangian approach was performed on solid-liquid two-phase flow in a convergent-divergent 200 μm microchannel. The size of particles used in this research is 20, 40 and 60 μm with density of 1.05 gr/cm3. Results include velocity domain of the particle at the channel cross section, Reynolds No. effect on particle velocity, particle diameter effect on particle velocity, and the effect of top-down and side walls on particle velocity. The numerical results show that in addition to the top-down walls, the side walls also reduce the velocity of the particles in the direct microchannel up to 42%. Compared with similar studies, the effect of channel convergence on particle deposition is investigated in this study. The results show that the convergent-divergent part of the microchannel reduces particles sedimentation up to occurs 45% comparing with direct part of the microchannel due to particle acceleration, which is one of the benefits of convergent-divergent microchannels.