بررسی عددی نحوه تشکیل قطره در الگوهای مختلف جریان دوفازی مایع-مایع در میکروکانال‌های متمرکزکن جریان

در این مطالعه، به صورت عددی به بررسی نحوه تشکیل هر یک از الگوهای جریان دوفازی در جریان‌های دوفاز مایعمایع در میکروکانال‌های متمرکزکن جریان پرداخته می‌شود. در سیستم‌های دوفاز مایعمایع، به دلیل تعامل دوفاز غیرقابل امتزاج، الگوهای مختلف جریان اعم از فشرده‌شده، قطره‌ای، جت و رشته‌ای مشاهده می‌شود. بررسی علل تشکیل هر یک از این الگوها برای کابردهای مختلف پزشکی و صنعتی می‌تواند بسیار حائز اهمیت باشد. در این مطالعه نحوه رشد رشته و جدایش قطره‌ها در هر یک از الگوهای مختلف جریان در یک هندسه متقاطع بررسی شده و سپس در ادامه نمودارهای فشار در ورودی میکروکانال‌ها در هر یک از الگوهای فوق بررسی شده است. این مطالعه نشان می‌دهد که دبی فازها، ویسکوزیته دینامیکی آن‌ها و کشش میان‌سطحی می‌تواند تاثیر به‌سزایی در نحوه جدایش قطره داشته باشد. از طرفی نمودارهای فشار نیز مشخص می‌نماید که افزایش فشار، تاثیر عمده‌ای در جدایش قطره در الگوی فشرده‌شده داشته باشد. نتایج تشکیل قطره در هر یک از الگوهای فوق نشان می‌دهد که تشکیل قطره در هر چرخه در الگوی فشرده‌شده ، قطره‌ای و جت به ترتیب برابر با 94/9، 83/1 و 02/1 می‌باشد. در میان الگوهای فوق، الگوی قطره در مقایسه با الگوی قشرده‌شده در زمان بسیار کوتاه‌تری منجر به تشکیل قطره می‌شود. از طرفی، علیرغم این‌که الگوی جت در زمان نسبتا کم‌تری منجر به تشکیل قطره می‌شود، اما قطرات تشکیل شده یکنواختی ابعادی پایینی داشته و غیرقابل استفاده می‌باشند. بنابراین الگوی قطره‌ای مناسب‌ترین الگو برای تشکیل قطره‌های یکنواخت می‌باشد.

Numerical Investigation of Droplet Formation Mechanism in Various Two-phase Liquid-liquid Flow Regimes in Flow-focusing Microfluidic Devices

Thermal motors are used to generate mechanical energy using heated water produced by different equipment, without environmental pollutions. In this paper, a thermal engine is first designed and manufactured using Nitinol wires. Then, the effects of different parameters on angular velocity, output torque and engine rotation time are investigated. The results show that increasing hotwater temperature and decreasing coldwater temperature increase the angular velocity. However, as long as transformations get completed, these parameters have a neglectable effect on the torque. In addition, increasing the wires’ diameter and number and using the frictionreducer beads, increase the output torque and angular velocity. It is also observed that decreasing the transformation temperature increases the duration of rotation and angular velocity of the engine. The maximum angular velocity is related to a certain position of the fixed constraints. The maximum torque and angular velocity are calculated to be about 20.601 N.mm and 58 rpm respectively.