این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
مهندسی مکانیک مدرس، جلد ۱۹، شماره ۸، صفحات ۲۰۵۷-۲۰۶۶
عنوان فارسی مدل‌سازی عددی چند نوع میکرومیکسرهای الکتروسینتیکی فعال و غیرفعال با استفاده از معادلات پواسون- نرنست- پلنک- ناویر- استوکس
چکیده فارسی مقاله میکرومیکسرها از اجزای حیاتی در دستگاه‌های آزمایشگاه-روی-تراشه به شمار می‌روند. کاربرد اصلی آنها اختلاط دوگونه سیال با کیفیت مطلوب در حداقل زمان اختلاط است. در این مقاله چند نوع میکسر فعال و غیرفعال با طراحی‌های نوآورانه به منظور افزایش کیفیت اختلاط و کاهش زمان آن مورد مطالعه عددی قرار گرفته‌اند. مدل‌سازی عددی توسط حل معادلات غیرخطی و به‌ هم‌ وابسته پواسون- نرنست- پلنک- ناویر- استوکس و با استفاده از کد خانگی رایان انجام گرفته است. این معادلات که در مقیاس محیط پیوسته پدیده‌های همرفت، مهاجرت الکتریکی و نفوذ مولکولی را در نظر می‌گیرند مدل دقیق‌تری از فیزیک واقعی غالب بر میکرومیکسرهای الکتروسینتیکی فعال با الکترودهای ولتاژ متغیر را ارایه می‌نمایند. روش‌های رایج و ساده‌سازی‌شده همچون مدل پواسون- بولتزمن بر پایه فرضیات ساده‌شده بنا شده‌اند و در نتیجه در مواردی مانند وجود پیچیدگی در هندسه و استفاده از الکترودهای ولتاژ متغیر دقت خود را به شدت از دست می‌دهند. از طرف دیگر مدل پواسون- بولتزمن از نظر حل عددی به مراتب از مدل پواسون- نرنست- پلنک- ناویر- استوکس ساده‌تر بوده و مدل‌سازی بر اساس آن از نظر عددی بسیار ارزان‌تر است. یکی از دستاوردهای این پژوهش نشان می‌دهد در میکرومیکسرهای غیرفعال با استفاده از چند مانع کوچک به عنوان جایگزین یک مانع بزرگ کیفیت اختلاط در نمونه مدل‌سازی‌شده به مقدار 13% افزایش یافته است. یکی دیگر از دستاوردهای اصلی این پژوهش معرفی چیدمان همزمان الکترودهای عمودی و افقی ولتاژ متغیر با زمان برای اولین بار است. این طرح جدید موجب ایجاد فوران‌های عمود بر جریان اصلی می‌شود و اختلاط را بهبود می‌دهد. در نتیجه‌ تغییرات پیشنهادی در کار حاضر، بهبود افزایش کیفیت اختلاط به 99% و کاهش زمان رسیدن به اختلاط پایدار به 7/2ثانیه حاصل شده است.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله آزمایشگاه روی تراشه،میکرومیکسر فعال،میکسرومیکسر غیرفعال،الکترود عمودی فعال،
عنوان انگلیسی Numerical Analysis of Some Active and Passive Electro-Kinetic Micro-Mixers by Applying Poisson-Nernst-Planck and Navier–Stokes (PNP-NSE) Equations
چکیده انگلیسی مقاله Micro-mixers are vital components of “Lab-on-a-Chip” devices. Their main functionality is the mixing of two streams with desired quality and at minimum mixing time. In this work, numerical modelings of some active and passive micro-mixers with innovative designs are reported. Increasing mixing quality and decreasing mixing time are the design objectives. Our numerical model features solving the set of non-linear and inter-coupled Poisson-Nernst-Planck-Naiver-Stokes equations (PNP-NSE) instead of using simplified models like Poisson-Boltzmann (PB). These equations describe a more realistic model of the physics involved at continuum level by incorporating diffusion, electro-migration, and convection, which are the dominant phenomena in electro-kinetic micro-mixers especially those using AC voltage electrodes. The computations are carried out using Rayan (in-house code). The traditional Poisson-Boltzmann (PB) model relies on simplifying assumptions and is proven to lose its accuracy in complex geometries and near active electrodes. On the other hand, the PB model is much less sophisticated and therefore much less computationally expensive. One of the contributions of this research is to show that in passive micro-mixers making the obstacles smaller but more numerous increases the mixing quality (for the case studied by 13%). The other major contribution of this work is the introduction of the combination of the vertical and horizontal AC electrodes. This new design creates jets normal to the direction of the mainstream which is responsible for enhancing chaotic mixing. This results in a stable mixing quality of 99% at 2.7s.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله آزمایشگاه روی تراشه,میکرومیکسر فعال,میکسرومیکسر غیرفعال,الکترود عمودی فعال
نویسندگان مقاله کامیار ملکی باقرآبادی |
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف- پردیس بین‌الملل جزیره کیش، جزیره کیش، ایران

مهدی ثانی |
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف- پردیس بین‌الملل جزیره کیش، جزیره کیش، ایران

محمدسعید سعیدی |
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

نشانی اینترنتی https://mme.modares.ac.ir/article_10745_208b14483d77d3163e256565707f4083.pdf
فایل مقاله فایلی برای مقاله ذخیره نشده است
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات