مدل‎سازي پخش ذرات در جريان الكترواسمزي سيال ويسكوالاستيك در ميكروكانال دو صفحه موازي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، انتقال جرم يك آناليت در جريان الكترو اسمز سيال ويسكوالاستيك در داخل يك ميكرو كانال دو صفحه موازي بررسي گرديد. مطالعه انتقال جرم بر مبناي تحليل «پخش هيدروديناميكي» يا «پخش تيلور» صورت پذيرفت. ابتدا با استفاده از خطي‎سازي دباي-هاكل، يك حل تحليلي براي توزيع پتانسيل الكتريكي و يك حل تحليلي براي توزيع سرعت ارايه شد. سپس با بهره‎گيري از معادله توزيع سرعت و نيز فرضيات ساده كننده محدودي، معادله‎اي براي توزيع غلظت ارايه شد كه نهايتاً منجر به محاسبه ضريب نفوذ مؤثر گرديد. حل تحليلي مذكور سپس با حل عددي معادلات كوپل شده فوق مقايسه گرديد و مشخص شد كه تقريب خطي ساز دباي-هاكل با تحميل كم‎تر از 1% خطا، به نحو مطلوبي حل تحليلي را پيش‎بيني مي‎كند. سپس با رويكردي متفاوت و كاملاً مبتني بر فيزيك مسأله و استفاده از پديده پخش تيلور، به بررسي نحوه پخش جزء محلول براي سيال ويسكوالاستيك در ميكرو كانال دو صفحه موازي پرداخته شد. بر اين اساس، مدلي براي پيش‎بيني رفتار هيدروديناميكي و سپس فيزيك انتقال جرم ارايه شد. در اين راستا، باندي از يك حل‎شونده فرضي خنثي به داخل كانال تزريق گرديد و پخش شدن آن از طريق متوسط‎گيري غلظت در هر سطح مقطع پيگيري شد. مشخص گرديد روش‎هاي تحليلي و عددي علي‎رغم تفاوت‎هاي بنيادين، تطابق خوبي با هم داشته و خطاي متوسط در حدود 8% حاصل شد. به‎عنوان مثال؛ براي 100Κ=، 10ϵWe^2= و 10Pe=، مقدار ضريب نفوذ مؤثر حاصل از حل تحليلي و مدل‎سازي به‎ترتيب برابر با 0337/1 و 0203/1 شدند. محدود بودن خطاي مزبور گوياي آن است كه فرضيات ساده كننده براي ارايه حل تحليلي دور از واقعيت نبوده است. رسم تغييرات غلظت متوسط حل‎شونده در بازه‎هاي زماني مختلف نشان داد مدلِ توسعه داده شده براي جريان الكترو اسمزي مي‎تواند توسط تزريق‎هاي چندگانه براي جداسازي و يا انتقال مايع مورد استفاده قرار گيرد. هم‎چنين مشاهده شد ضريب نفوذ مؤثر، يك تابع كاهشي از پارامتر دباي-هاكل و يك تابع افزايشي از ميزان الاستيكي بودن سيال و عدد پكلت است.

189309

دانشگاه علم و صنعت ايران

فرايندهاي جداسازي

دكتر سيد نظام‎الدين اشرفي‎زاده - دكتر آرمان صادقي