مقطع : کارشناسی ارشد
دانشگاه : محقق اردبیلی
تاریخ دفاع : 1399/07/15
اساتید راهنما : فرهاد صادق مغانلو
اساتید مشاور : محمد وجدی حکم آباد
اساتید داور : هادی غایبی
مشاهده سایر پایان نامه های المیرا غضنفری ججین
هدف: مطالعه رفتار سیال در مقیاس میکرو، با نام مایکروفلوئیدیک¬ شناخته می¬شود که در بسیاری از زمینه¬های علمی مورد توجه قرار گرفته است. اصولا مینیاتور سازی تجهیزات تولید شده سبب بهبود در فرآیندهای انتقال حرارت انتقال جرم و انجام واکنش¬های شیمیایی می¬شود. یکی از مباحث مهم در حوزه مایکروفلوییدیک تولید قطراتی با اندازه و فرکانس¬های مختلف می¬باشد. تولید ریزقطرات در حوزه¬های مختلفی از جمله صنایع شیمیایی، بیولوژیکی، صنایع غذایی و تلفیق سلولی کاربرد دارد. هدف اصلی از این پژوهش بررسی تجربی و عددی تولید قطره در یک کانال مینیاتوری با هدف رسیدن به حجم بالایی از تعداد ریزقطرات با بالابردن فرکانس تولید در کنار کاهش قطر قطرات است.
روش‌شناسی پژوهش:روش کار در این پژوهش بصورت تجربی در محیط آزمایشگاهی و بصورت عددی با استفاده از نرم افزار کامسول و به روش المان محدود انجام گرفته است. در بخش عددی از معادلات پیوستگی، مومنتم حاکم بر جریان سیال استفاده شد. در بخش تجربی با تعریف هندسه¬های جدیدی از میکروکانال¬ها و بکارگیری دبی¬های مختلف برای جریان سیالات پیوسته و پراکنده نتایج بخش عددی با تجربی مقایسه شد. در این پژوهش از سیال آب به عنوان فاز پیوسته و از یک نوع روغن صنعتی با لزجت نزدیک به آب بعنوان سیال پیوسته استفاده شده است.
یافته‌ها: میکروکانال با اتصال تی¬¬شکل با مانع برای شکست قطره دارای قابلیت تولید قطرات با نسبت شکست پایین در مدت زمان کوتاه است و در پژوهش حاضر از مکانیسم چکه¬کردن برای تشکیل قطره در میکروکانال تی¬شکل استفاده شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، بیشتر قطرات بصورت متناوب و جدا از هم تشکیل شده و با توجه به سرعت و دبی جریانات سیال وارد شده، قطرات با فرکانس¬های مشخصی تولید می¬شوند.
نتیجه‌گیری: با افزایش نسبت دبی سیال پراکنده به سیال پیوسته، ضمن افزایش سایز قطرات، فاصله تشکیل قطرات (فاصله بین قطرات تولید شده) افزایش یافته و فرکانس تولید قطرات کاهش می¬یابد. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که هندسه جدید پیشنهاد شده منجر به تولید قطراتی ریزتر با فرکانس تولید بیشتر می¬شود.با توجه به تغییرات در دبی جریان سیالات مورد بررسی، در هندسه پایه قطر قطرات بین 117 تا 700 میکرو و در هندسه پیشنهادی بین 46 تا 466 میکرو است. در هندسه پیشنهاد شده علاوه بر کاهش در اندازه قطرات تولیدی فرکانس تولید نیز افزایش می ¬یابد.