مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی جریان واکنشی در سیستم میکروسیالی

سیستم های برقرارکننده ی تمرکز هیدرودینامیک در مقیاس میکرو، محیط های پیچیده ای هستند که قادر به اندازه گیری چندین ویژگی فیزیکی به صورت همزمان و تجزیه و تحلیل حجم زیادی از سیالات می باشند. این سیستم ها، پتانسیل مواد واکنش دهنده را با تمرکز جریان های واکنشی به درون یک جریان بسیار باریک با استفاده از جریان های غلاف اطراف، به حداقل می رسانند. در این پژوهش، طراحی و شبیه سازی سیستم میکروسیالی متمرکز کننده ی جریان برای سنجش راندمان واکنش شیمیایی و کیفیت اختلاط در مقیاس مرکرو، انجام شده است. مدل سازی با توجه به قوانین و معادلات حاکم بر میکروسیالات در شرایط رژیم جریان آرام سیال انجام شد و ع ملکرد اختلاط با استفاده از یک واکنش شیمیایی موازی- رقابتی کنترل شده با انتقال جرم به نام Villermaux/Dushman مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که نسبت نرخ جریان های ورودی و عدد رینولدز تاثیر قابل توجهی بر پدیده ی تمرکز هیدرودینامیک و شاخص جدایش دارند. همچنین به منظور مقایسه ی فیزیک و قوانین موجود در میکروسیالات و نتایج حاصل از شبیه سازی، از اعداد بدون بعد مختلفی بهره بردیم و تاثیر اینگونه اعداد بر روی راندمان واکنش شیمیایی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. تمامی اعداد بدون بعد، به ویژه عدد موئینگی و وبر در توافق خوبی با نتایج حاصل از شبیه سازی بودند، به نحوی که عدد موئینگی به میزان ۰/۷۲۵ محاسبه شد، و پدیده های مختلف موجود در شبیه سازی را به خوبی آشکار کردند.