Skip to main content
SUPERVISOR
Ebrahim Shirani,Ahmad Reza Pishevar
ابراهیم شیرانی چهارسوقی (استاد راهنما) احمدرضا پیشه وراصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Aidin Jaferi
آیدین جافری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Investigation of mixing in combined electroosmotic-pressure driven flow through an annular microchannel
In recent years, with the advances made in the technology of manufacturing micro systems, the use of these systems has grown dramatically . On the other hand, the use of electro-osmotic as a means for creating flow and improving mixing in microchannels is increasing. Mixing phenomenon is one of phenomena that not completely occur in microchannels due to some reasons such as low Reynolds number of the current flow (laminar flow), consequently requires the use of micromixers in these systems. In this study, mixing in combined electroosmotic-pressure driven flow through an annular microchannel due to electrokinetical effects in axisymmetrical flow was investigated qualitatively and quantitatively. For this purpose, two fluids in liquid phase with two different concentrations of same chemical species are studied and numerically investigated. The basic fluid is the electrolyte, which flows in an axisymmetrical microchannel with electric charging walls. For thorough simulation of electro-osmotic flow in the heterogeneous microchannel, the coupled equations of Navier-Stokes, Nernst-Planck, Poisson and the concentration equation are respectively solved for fluid motion, ionic concentration distribution, electric field distribution, and concentration. The effect of parameters affecting mixing such as field intensity, pressure gradient, wall heterogeneity properties and their arrangement, etc. have been investigated. In this research, suitable concepts for the study of mixing have been introduced and the mixing phenomenon within the micromixer has been studied by using them. The achievements of this study indicate that the asymmetric degree of the flow field pattern is the key parameter for enhancing the mixing performance. This achievement can be used to design micromixer in laboratory chips. Keywords: Electro-osmotic, Microchannel, Electric field, Micromixer
در سال های اخیر با پیشرفت های صورت گرفته در فناوری ساخت سیستم های میکرو، استفاده از این سیستم ها رشد چشمگیری یافته است. از طرفی کاربرد الکترواسموتیک به‌عنوان ابزاری برای ایجاد جریان و بهبود اختلاط در میکروکانال ها رو به گسترش است. پدیده اختلاط ازجمله پدیده‌هایی می‌باشد که به دلایلی ازجمله پایین بودن عدد رینولدز جریان حاکم (جریان لایه‌ای) در میکروکانال‌ها وقوع آن به‌طور کامل صورت نمی‌گیرد و درنتیجه نیاز به کاربرد ریزمخلوط کن‌ها در این سیستم‌ها را در پی دارد. در این پژوهش، اختلاط ناشی از اثرات الکتروسینتیکی در جریان تقارن محوری در یک میکرو کانال حلقوی تحت جریان ترکیبی الکترواسموتیک-فشار محرک به‌صورت کیفی و کمی بررسی‌شده است. برای این منظور دو سیال در فاز مایع با دو غلظت متفاوت از یک‌گونه شیمیایی موردمطالعه و بررسی عددی قرارگرفته است. سیال پایه‌یک الکترولیت است که در یک ریز مجرای تقارن محوری با دیواره‌های باردار جاری است. برای شبیه‌سازی کامل جریان الکترواسموتیک درون‌ ریز مجرای ناهمگن، معادلات به هم مرتبط ناویر-استوکس، ارنست-پلانک، پواسون و معادله غلظت به ترتیب برای حرکت سـیال، بارهـای الکتریکـی، توزیـع میـدان الکتریکی و غلظت حل‌شده است. اثر پارامترهای تأثیرگذار بر اختلاط مثل شدت میدان، گرادیان فشار، خواص ناهمگنی دیواره و آرایش آن‌ها و غیره بررسی‌شده است. در این تحقیق، مفاهیم مناسب برای بررسی اختلاط معرفی‌شده است و با استفاده از آن‌ها پدیده اختلاط درون ریزمخلوط گرها مطالعه شده است. یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که میزان نامتقارنی در میدان جریان سیال عامل تعیین‌کننده در ایجاد اختلاط است. این یافته می‌تواند برای طراحی ریزمخلوط گرها در تراشه‌های آزمایشگاهی مورداستفاده قرار بگیرد. کلمات کلیدی : الکترواسموتیک، میکرو کانال، میدان الکتریکی، ریزمخلوط گر

ارتقاء امنیت وب با وف بومی