بررسی عددی تولید قطرات مرکب در سیال نیوتنی و غیرنیوتنی با استفاده از هندسه دو متمرکزکن جریان

این مقاله یک شبیه سازی عددی متقارن محوری سه فازی را بر روی یک چیپ میکروفلوئیدیک دو متمرکزکن جریان برای ایجاد قطرات مرکب در سیال محیطی نیوتنی و غیرنیوتنی (مدل ویسکوزیته (Carreau ارائه میکند. روش حجم توده سیال (VOF) برای انجام تجزیه و تحلیل تشکیل قطرات مرکب در هندسه دو متمرکز کن جریان توسعه داده شد. این مدل برای بررسی اثرات سرعت فازها و خواص رئولوژیکی سیال غیر نیوتنی بر اندازه و نرخ تولید قطرات مرکب مورد استفاده قرار گرفت. این مدل فرآیند ساخت قطرات مرکب را با موفقیت در هر دو رژیم قطره ای و جت پیش بینی کرد و برای پیش بینی اثرات نرخ جریان فاز بر اندازه و فرکانس قطرات ترکیب استفاده شد. با افزایش سرعت جریان فاز داخلی، اندازه قطرات داخلی افزایش مییابد، اما اندازه قطرات بیرونی تقربای ثابت میماند، در حالی که افزایش سرعت جریان فاز خارجی منجر به کاهش اندازه قطرات ترکیبی میشود. با این حال، افزایش سرعت جریان فاز میانی منجر به افزایش و کاهش اندازه قطرات جدا شده فازهای بیرونی و داخلی، به ترتیب در سیال محیط نیوتنی و غیرنیوتنی میشود. همچنین نتایج نشان داد که در سیالات غیرنیوتنی قطرات کوچکتری نسبت به سیالات نیوتنی ایجاد می شود و با افزایش غلظت سیال غیرنیوتنی، قطر قطرات مرکب تشکیل شده کاهش می یابد.