Skip to main content
SUPERVISOR
Saeed ZeiaeiRad,Mostafa Jamshidian
سعید ضیائی راد (استاد راهنما) مصطفی جمشیدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed mostafa Zareei
سیدمصطفی زارعی

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Modeling the Motion of Particles under the Influence of Sound Fields in Microchannels
Acoustofluidics is the study of acoustics in microfluidics and a subset of fluid mechanics in micro-scale. It is the basis for analyzing many of the laboratory applications, including the separation and particle sorting, cleaning and mixing of multiphase systems. In this dissertation, the effect of applying the acoustic field on the particles in the acoustic microchannel and motion of the particles under the influence of these waves are investigated using finite element method. The effect of the microchannel walls on the flow around the particle and its motion variations is examined. By modeling the two particles in the microchannel, the interaction force of the particles in the acoustic field is calculated and analyzed. Using this model, the effect of changing the radius of the particles and the distance between them in the magnitude of this force have been studied. In addition, by adding a third particle to the model, the variation of force on two particles under the influence of this particle with respect to its distance to two particles have been investigated. The proposed model is verified against analytical solution for single particle and two particles in the Rayleigh limit and then the cases are analyzed for particle radii out of this range. The three-particle model also helps studying the force pattern between three particles possible for which no analytical solution is available, and also has the ability to simulate the motion of multi-particle model. Keywords : Acoustic waves, Microchannel, Finite element method, Acoustic radiation force, Acoustic interaction force
یکی از زیرگرایش‌های میکروسیالات بررسی آکوستیک در سیالات با ابعاد میکرو است که بستر تحلیلی بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی از جمله جداسازی و دسته‌بندی ذرات، تمیزکاری و اختلاط سیستم‌های چندفازی است. در این پایان‌نامه اثر اعمال میدان آکوستیکی بر ذره در میکروکانال‌های آکوستیکی و حرکت ذرات تحت اثر این امواج با استفاده از روش المان محدود بررسی شده است. همچنین اثر دیواره‌های میکروکانال بر جریان اطراف ذره و تغییرات حرکت آن مورد ارزیابی قرارگرفته است. با مدل‌سازی دو ذره در میکروکانال، نیروی اندرکنشی وارد بر ذرات در میدان آکوستیکی محاسبه و تحلیل شده و اثر تغییر شعاع ذرات و فاصله‌ی بین آنها در اندازه‌ی این نیرو مطالعه شده است . علاوه براین با افزودن ذره‌ی سوم به مدل،در مورد تغییرات نیروی وارده بر دو ذره تحت اثر این ذره متناسب با فاصله‌ی آن با دو ذره بحث شده است. مدل ارائه‌شده با حل تحلیلی برای تک ذره و دو ذره در محدوده‌ی ریلی صحت‌سنجی شده و سپس به بررسی حالات خارج از این محدوده نیز پرداخته شده است. همچنین مدل سه ذره، نیز اثر تغییر الگوی نیروی بین دو ذره (که حل تحلیلی برای آن موجود نیست) و توانایی شبیه‌سازی حرکت توده‌ای ذرات را ممکن می‌سازد. کلمات کلیدی : امواج آکوستیکی، میکروکانال، روش المان محدود، نیروی تابشی آکوستیکی، نیروی اندرکنشی بین ذرات.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی