شبيه سازي عددي جريان الكترواسموتيك سيالات ويسكوالاستيك تحت ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي عرضي خارجي در ميكروكانال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش جريان الكترواسموتيك دوبعدي سيالات ويسكوالاستيك مدل PTT خطي تحت تأثير ميدان الكتريكي و مغناطيسي عرضي به‌منظور بررسي عوامل مؤثر بر دبي جريان به‌منظور بررسي وجود و يا عدم وجود عددي تحت عنوان عدد هارتمن بحراني(〖Ha〗_cr) كه در آن دبي بيشينه است، براي سيالات ويسكوالاستيك بررسي‌شده است. معادلات بقاي جرم و ممنتوم كوشي با در نظر گرفتن شرط عدم لغزش براي ديواره¬ها و شرط فشار ثابت براي ورودي و خروجي به صورت گذرا حل‌شده‌اند. با توجه به افزايش روزافزون اهميت استفاده از تجهيزات مراقبت در محل در بسياري از زمينه¬ها و به‌خصوص در زمينه پزشكي همچون دارورساني و تشخيص بيماري و يا پيش¬بيني وقوع مشكلات جسمي، بسياري از پژوهش¬ها در رشته¬هاي متفاوت به بهينه¬سازي و ايجاد اين نوع از تجهيزات مي‌پردازند. با توجه به اينكه برخي از سيالات مورداستفاده در دستگاه¬هاي ريزسيال رفتار سيال نيوتني ندارند و با توجه به اهميت دستيابي به جريان¬هاي سيال مناسب در اين تجهيزات، لذا بررسي جريان سيالات غيرنيوتني در ابعاد ميكرو و نانو و ارائه شيوه¬هايي كه جريان بهينه ايجاد مي¬كنند بسيار حائز اهميت است. هدف اوليه اين پژوهش بررسي وجود عدد هارتمن بحراني براي سيال ويسكوالاستيك موردمطالعه بود. با افزايش دادن عدد هارتمن تا يك مقدار معين دبي جريان سيال افزايش مي¬يابد و پس‌ازآن در اثر افزايش عدد هارتمن، دبي دچار كاهش مي¬شود كه اين مقدار معين عدد هارتمن بحراني ناميده مي¬شود. يكي از دلايل اصلي استفاده از ميدان¬هاي خارجي براي ايجاد جريان، بهينه بودن و قابل‌كنترل بودن جريان¬هاي سيال ناشي از اعمال ميدان¬هاي خارجي در قياس با روش¬هاي سنتي ايجاد جريان سيال همچون اعمال گراديان فشار ابتدا و انتهاي ميكروكانال مي¬باشد. نتايج حاصل از اين شبيه¬سازي نشان مي¬دهد كه همچون سيالات نيوتني براي سيال ويسكوالاستيك موردبررسي نيز مقداري از عدد هارتمن وجود دارد كه دبي جريان در آن بيشينه است. در گام بعدي تأثير پارامترهاي مختلف بر مقدار عدد هارتمن بحراني موردمطالعه قرار گرفت. پارامترهايي كه تأثير آن-ها بر عدد هارتمن بحراني بررسي گرديدند، پارامترهاي ميدان الكتريكي عرضي بدون بعد(S)، گراديان فشار بي¬بعد(Ω) و عدد الاستيسيته(El) بودند. در بررسي تأثير تغييرات ميدان الكتريكي عرضي مشخص شد كه برخلاف سيالات نيوتني كه در آن براي اعداد S≥100 عدد هارتمن بحراني تقريباً مقداري ثابت است براي سيال ويسكوالاستيك در عدد الاستيسيته El=25 براي مقادير ميدان الكتريكي عرضي S≥50 عدد هارتمن بحراني كاهش مي¬يابد اما مشاهده مي¬شود با افزايش عدد الاستيسيته كه منجر به افزايش تأثير نيروهاي الاستيك در مقايسه با نيروهاي لزج مي¬شود، سرعت متوسط جريان افزايش يافته و درنتيجه سير نزولي عدد هارتمن با تغييرات ميدان الكتريكي عرضي در مقادير كمتر ميدان الكتريكي عرضي رخ مي¬دهد. در رابطه با مقادير كوچك ميدان الكتريكي عرضي S<1 نيز مشاهده مي¬شود كه همچون سيال نيوتني تغييرات عدد هارتمن بحراني برحسب ميدان الكتريكي عرضي به‌صورت خطي افزايش مي¬يابد. همچنين مشاهده مي¬شود كه عدد هارتمن بحراني با افزايش گراديان فشار بدون بعد كاهش مي¬يابد و رابطه¬اي معكوس دارند. روند تغييرات عدد هارتمن بحراني با عدد الاستيسيته بدين‌صورت است كه با افزايش عدد الاستيسيته عدد هارتمن بحراني كاهش پيدا مي¬كند. فرم پروفيل سرعت مربوط به جريان سيال نيوتني در راستاي طولي حالت سهمي شكل داشت كه با بررسي سيال ويسكوالاستيك مدل LPTT در پژوهش حاضر مشاهده شد كه فرم پروفيل سرعت اين سيال نيز مشابه سيال نيوتني است.

211312

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

احمدرضا پيشه ور اصفهاني

مسعود مددالهي، ابراهيم شيراني چهارسوقي

محسن ثقفيان